JP2019045613A - Display device and electronic apparatus - Google Patents

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紘慈 楠
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一徳 渡邉
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Abstract

To provide a display device capable of performing image processing.SOLUTION: Pixel units each including two pixels are provided in a matrix, and each pixel is provided with a memory circuit, and the memory circuit holds a desired correction signal. The correction signal is calculated by an external apparatus and written into each pixel. The correction signal is added to an image signal by capacitive coupling and supplied to a display element. Therefore, the display element can display a corrected image. By the correction, it is possible to perform up conversion of the image and correction of image quality due to characteristic variation of a transistor of the pixel.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の一態様は、表示装置に関する。 One embodiment of the present invention relates to a display device.

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。 Note that one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field. The technical field of one embodiment of the invention disclosed in the present specification and the like relates to an object, a method, or a method of manufacturing. Alternatively, one aspect of the present invention relates to a process, a machine, a manufacture, or a composition (composition of matter). Therefore, the technical field of one embodiment of the present invention disclosed in the present specification more specifically includes a semiconductor device, a display device, a liquid crystal display device, a light emitting device, a lighting device, a power storage device, a storage device, an imaging device, and the like. A driving method or a method of manufacturing them can be mentioned as an example.

なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路は半導体装置の一態様である。また、記憶装置、表示装置、撮像装置、電子機器は、半導体装置を有する場合がある。 Note that in this specification and the like, a semiconductor device refers to any device that can function by utilizing semiconductor characteristics. A transistor and a semiconductor circuit are one embodiment of a semiconductor device. In addition, the memory device, the display device, the imaging device, and the electronic device may include a semiconductor device.

基板上に形成された金属酸化物を用いてトランジスタを構成する技術が注目されている。例えば、酸化亜鉛またはIn−Ga−Zn系酸化物を用いたトランジスタを表示装置の画素のスイッチング素子などに用いる技術が特許文献1および特許文献2に開示されている。 A technique for forming a transistor using a metal oxide formed on a substrate has attracted attention. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a technique in which a transistor using zinc oxide or an In—Ga—Zn-based oxide is used as a switching element of a pixel of a display device or the like.

また、オフ電流が極めて低いトランジスタをメモリセルに用いる構成の記憶装置が特許文献3に開示されている。 Further, Patent Document 3 discloses a memory device having a configuration in which a transistor with extremely low off-state current is used for a memory cell.

また、表示素子として反射型の液晶素子および有機EL素子を有し、環境に応じて両方の表示素子または一方の表示素子で視認性の高い表示を行うことができる表示パネルが特許文献4に開示されている。 Further, Patent Document 4 discloses a display panel having a reflective liquid crystal element and an organic EL element as display elements and capable of performing high-visibility display with both display elements or one display element according to the environment. It is done.

特開2007−123861号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-123861 特開2007−96055号公報JP 2007-96055 A 特開2011−119674号公報JP 2011-119674 A 特開2017−037288号公報JP, 2017-037288, A

表示装置では高解像度化が進み、8K4K(画素数:7680×4320)解像度またはそれ以上の解像度で表示を行うことができるハードウェアが開発されている。一方で、高解像度の画像ソースは膨大となるため、一般に普及させるためには、撮像装置、記憶装置、通信装置などの周辺技術を整える必要もある。 In a display device, the resolution has been increased, and hardware capable of performing display at 8K4K (number of pixels: 7680 × 4320) resolution or higher has been developed. On the other hand, since high-resolution image sources are enormous, peripheral technologies such as imaging devices, storage devices, communication devices, etc. need to be prepared in order to be widely used.

高解像度の画像ソースを生成する別の技術として、アップコンバートがある。アップコンバートを行うことで、低解像度の画像を疑似的に高解像度の画像に変換することができる。アップコンバートは表示装置の周辺機器で行われるため、アップコンバート前の画像ソースを取り扱う機器には、従来の技術を利用することができる。 Upconversion is another technique for generating high resolution image sources. By performing up-conversion, it is possible to convert a low resolution image into a high resolution image in a pseudo manner. Since up-conversion is performed on the peripheral device of the display device, conventional techniques can be used for devices that handle the image source before up-conversion.

ただし、アップコンバートを行う機器では、膨大な画像信号を解析して新たな画像信号を生成するため、回路規模や消費電力が大きくなる問題がある。また、リアルタイムでの処理が追いつかず、表示の遅延が生じることもある。 However, in an apparatus that performs up-conversion, a large image signal is analyzed to generate a new image signal, so that there is a problem that the circuit size and the power consumption increase. In addition, processing in real time may not catch up and display delay may occur.

アップコンバートは、このような問題を有するが、例えば、アップコンバートに関わる機能を複数の機器に分散させることで、消費電力や遅延などの問題を緩和できる可能性がある。 Upconversion has such a problem, but, for example, there may be a possibility of alleviating problems such as power consumption and delay by distributing the function related to the upconversion to a plurality of devices.

また、EL素子などを有する表示装置では、画素が有するトランジスタの特性のばらつきが表示品位低下の一要因となっている。トランジスタの特性ばらつきを補正する手段としては、画像信号を画素に内蔵した回路で補正する内部補正と、画素ごとの補正値を取得し、補正済みの画像信号を画素に供給する外部補正がある。 In addition, in a display device including an EL element or the like, variation in characteristics of transistors included in a pixel is a factor of deterioration in display quality. As means for correcting the characteristic variation of the transistor, there are an internal correction that corrects an image signal by a circuit incorporated in the pixel, and an external correction that acquires a correction value for each pixel and supplies the corrected image signal to the pixel.

内部補正は、補正をフレームごとに行うことができるが、高解像度の表示装置では水平選択期間が短くなるため、補正期間を確保することが困難となる。また、外部補正は高解像度の表示装置に有効であるが、全ての画像信号を対象として補正する必要があるため、外部機器への負担が大きくなる。理想的には補正なしで動作させることが好ましいが、トランジスタの特性ばらつきの抑制は極めて難度が高いため、新たな補正手段が望まれる。 Although internal correction can be performed on a frame-by-frame basis, a high resolution display device shortens the horizontal selection period, making it difficult to secure the correction period. Further, although external correction is effective for a high resolution display device, since it is necessary to correct all image signals, the burden on external devices becomes large. Ideally, it is preferable to operate without correction, but since it is extremely difficult to suppress transistor characteristic variations, new correction means are desired.

また、電子機器が備える表示装置には、バックライトを光源とした透過型の液晶素子や自発光型の有機EL素子などが多く用いられている。これらの表示素子は屋内での視認性は良好であるが、晴天時の屋外などの強光下では表示面における外光反射が強いため、表示装置の内部から放たれる光(表示)の視認性が低下する。 In addition, in display devices included in electronic devices, a transmissive liquid crystal element using a backlight as a light source, a self-emitting organic EL element, and the like are often used. Although these display elements have good visibility indoors, external light is strongly reflected on the display surface under strong light such as outdoors under fine weather, so that light (display) visible from the inside of the display device is visible Sex is reduced.

逆に反射型の表示素子は外光強度の弱い屋内での視認性が十分でないため、透過型の液晶素子や自発光型の有機EL素子などを組み合わせて用い、環境の変化にあわせて適切な表示素子で表示を行うことが好ましい。 On the contrary, since the reflective display element is not sufficient in the indoor visibility where the external light intensity is weak, it is suitable to be used according to the environmental change by using a transmissive liquid crystal element, a self-luminous organic EL element and the like in combination. It is preferable to perform display with a display element.

したがって、本発明の一態様では、画像処理を行うことができる表示装置を提供することを目的の一つとする。または、アップコンバート動作が行える表示装置を提供することを目的の一つとする。または、画像信号を補正することができる表示装置を提供することを目的の一つとする。または、強光下でも視認性の良好な表示装置を提供することを目的の一つとする。 Therefore, one object of one embodiment of the present invention is to provide a display device capable of performing image processing. Another object is to provide a display device capable of performing an up-conversion operation. Another object is to provide a display device capable of correcting an image signal. Another object is to provide a display device with high visibility even under strong light.

または、低消費電力の表示装置を提供することを目的の一つとする。または、信頼性の高い表示装置を提供することを目的の一つとする。または、新規な表示装置などを提供することを目的の一つとする。または、上記表示装置の駆動方法を提供することを目的の一つとする。または、新規な半導体装置などを提供することを目的の一つとする。 Another object is to provide a display device with low power consumption. Alternatively, it is an object to provide a highly reliable display device. Another object is to provide a novel display device or the like. Another object is to provide a method for driving the display device. Another object is to provide a novel semiconductor device or the like.

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。 Note that the descriptions of these objects do not disturb the existence of other objects. Note that in one embodiment of the present invention, it is not necessary to solve all of these problems. In addition, problems other than these are naturally apparent from the description of the specification, drawings, claims and the like, and it is possible to extract the problems other than these from the description of the specification, drawings, claims and the like. It is.

本発明の一態様は、画像処理を行うことができる表示装置に関する。または、画像信号を補正することのできる表示装置に関する。 One embodiment of the present invention relates to a display device capable of performing image processing. Alternatively, the present invention relates to a display device capable of correcting an image signal.

本発明の一態様は、第1の表示素子と、第2の表示素子と、第1のメモリ回路と、第2のメモリ回路と、が設けられた画素を有する表示装置であって、第1のメモリ回路は、第1の補正信号を格納する機能を有し、第2のメモリ回路は、第2の補正信号を格納する機能を有し、第1のメモリ回路は、第1の補正信号を第1の画像信号に付加させて第3の画像信号を生成する機能を有し、第2のメモリ回路は、第2の補正信号を第2の画像信号に付加させて第4の画像信号を生成する機能を有し、第1の表示素子は、第3の画像信号に基づいた表示を行う機能を有し、第2の表示素子は、第4の画像信号に基づいた表示を行う機能を有する表示装置である。 One embodiment of the present invention is a display device including a pixel in which a first display element, a second display element, a first memory circuit, and a second memory circuit are provided. The memory circuit has a function of storing a first correction signal, the second memory circuit has a function of storing a second correction signal, and the first memory circuit has a function of storing the first correction signal. Is added to the first image signal to generate the third image signal, and the second memory circuit adds the second correction signal to the second image signal to generate the fourth image signal. And the first display element has a function to perform display based on the third image signal, and the second display element has a function to perform display based on the fourth image signal. A display device having

第1の表示素子には、反射型の液晶素子を用いることができる。また、第2の表示素子には、有機EL素子を用いることができる。 A reflective liquid crystal element can be used for the first display element. In addition, an organic EL element can be used for the second display element.

第1の表示素子が反射する第1の光、および第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方または両方により、画像を表示する機能を有する。 It has a function of displaying an image by one or both of the first light reflected by the first display element and the second light emitted by the second display element.

上記画素の構成において、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、第1の容量素子と、を有し、第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第1の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第1の容量素子の一方の電極は、第1の表示素子と電気的に接続され、第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第1の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、第1の容量素子の他方の電極は、第1のメモリ回路と電気的に接続することができる。 The pixel configuration includes a first transistor, a second transistor, and a first capacitance element, and one of the source and the drain of the first transistor is one electrode of the first capacitance element. And one electrode of the first capacitive element is electrically connected to the first display element, and one of the source and drain of the second transistor is the other of the first capacitive element. The other electrode of the first capacitor element is electrically connected to the electrode and can be electrically connected to the first memory circuit.

第1のメモリ回路は、第3のトランジスタと、第4のトランジスタと、第2の容量素子と、を有し、第3のトランジスタのゲートは、第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第2の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第1の容量素子の他方の電極と電気的に接続することができる。 The first memory circuit includes a third transistor, a fourth transistor, and a second capacitor, and a gate of the third transistor is electrically connected to one of the source and the drain of the fourth transistor. Connected, one of the source or the drain of the fourth transistor is electrically connected to one electrode of the second capacitive element, and one of the source or the drain of the third transistor is a first capacitive element Can be electrically connected to the other electrode of the

少なくとも第4のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、金属酸化物は、Inと、Znと、M(MはAl、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、NdまたはHf)と、を有することが好ましい。 At least a fourth transistor includes a metal oxide in a channel formation region, and the metal oxide includes In, Zn, and M (M is Al, Ti, Ga, Sn, Y, Zr, La, Ce, Nd Or Hf) is preferable.

また、第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、低電位電源線と電気的に接続され、第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、高電位電源線と電気的に接続されていることが好ましい。 In addition, the other of the source or the drain of the second transistor is electrically connected to the low potential power supply line, and the other of the source or the drain of the third transistor is electrically connected to the high potential power supply line Is preferred.

さらに、第5のトランジスタと、第6のトランジスタと、を有し、第5のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第5のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、表示素子と電気的に接続され、第6のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第5のトランジスタのソースまたはドレインの他方と電気的に接続され、第6のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、低電位電源線と電気的に接続されていてもよい。 And a fifth transistor and a sixth transistor, wherein one of the source and the drain of the fifth transistor is electrically connected to one of the source and the drain of the first transistor; The other of the source and the drain of the transistor is electrically connected to the display element, and one of the source or the drain of the sixth transistor is electrically connected to the other of the source or the drain of the fifth transistor; The other of the source and the drain of the transistor may be electrically connected to the low potential power supply line.

また、上記画素の構成において、第7のトランジスタと、第8のトランジスタと、第9のトランジスタと、第10のトランジスタと、第11のトランジスタと、第3の容量素子と、第4の容量素子と、を有し、第7のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第3の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第3の容量素子の一方の電極は、第8のトランジスタのソースまたはドレインの一方の電気的に接続され、第8のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第9のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第9のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第4の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第9のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、低電位電源線と電気的に接続され、第4の容量素子の一方の電極は、第10のトランジスタのゲートと電気的に接続され、第10のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第4の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、第4の容量素子の他方の電極は、第2の表示素子の一方の電極と電気的に接続され、第11のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第3の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、第3の容量素子の他方の電極は、第2のメモリ回路と電気的に接続されていてもよい。 In the pixel configuration, the seventh transistor, the eighth transistor, the ninth transistor, the tenth transistor, the eleventh transistor, the third capacitance element, and the fourth capacitance element And one of the source or drain of the seventh transistor is electrically connected to one of the electrodes of the third capacitive element, and one of the electrodes of the third capacitive element is the one of the eighth transistor. One of the source and drain electrically connected, the other of the source and drain of the eighth transistor is electrically connected to one of the source and drain of the ninth transistor, and the source or drain of the ninth transistor is electrically connected One is electrically connected to one electrode of the fourth capacitive element, and the other of the source and the drain of the ninth transistor is electrically connected to the low potential power supply line. And one electrode of the fourth capacitive element is electrically connected to the gate of the tenth transistor, and one of the source or drain of the tenth transistor is electrically connected to the other electrode of the fourth capacitive element. And the other electrode of the fourth capacitive element is electrically connected to one of the electrodes of the second display element, and one of the source and the drain of the eleventh transistor is the other of the third capacitive element. The other electrode of the third capacitor element may be electrically connected to the second memory circuit.

第2のメモリ回路は、第12のトランジスタと、第13のトランジスタと、第5の容量素子と、を有し、第12のトランジスタのゲートは、第13のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、第13のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第5の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第12のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第3の容量素子の他方の電極と電気的に接続することができる。 The second memory circuit includes a twelfth transistor, a thirteenth transistor, and a fifth capacitance element, and a gate of the twelfth transistor is electrically connected to one of a source and a drain of the thirteenth transistor. Connected, one of the source or the drain of the thirteenth transistor is electrically connected to one electrode of the fifth capacitive element, and one of the source or the drain of the twelfth transistor is a third capacitive element Can be electrically connected to the other electrode of the

少なくとも第13のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、金属酸化物は、Inと、Znと、M(MはAl、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、NdまたはHf)と、を有することが好ましい。 At least a thirteenth transistor includes a metal oxide in a channel formation region, and the metal oxide includes In, Zn, and M (M is Al, Ti, Ga, Sn, Y, Zr, La, Ce, Nd Or Hf) is preferable.

本発明の一態様を用いることで、画像処理を行うことができる表示装置を提供することができる。または、アップコンバート動作が行える表示装置を提供することができる。または、画像信号を補正することができる表示装置を提供することができる。または、強光下でも視認性の良好な表示装置を提供することができる。 By using one embodiment of the present invention, a display device capable of performing image processing can be provided. Alternatively, a display device which can perform up-conversion operation can be provided. Alternatively, a display device capable of correcting an image signal can be provided. Alternatively, a display device with high visibility even in strong light can be provided.

または、低消費電力の表示装置を提供することができる。または、信頼性の高い表示装置を提供することができる。または、新規な表示装置などを提供することができる。または、上記表示装置の駆動方法を提供することができる。または、新規な半導体装置などを提供することができる。 Alternatively, a display device with low power consumption can be provided. Alternatively, a highly reliable display device can be provided. Alternatively, a novel display device or the like can be provided. Alternatively, a method of driving the display device can be provided. Alternatively, a novel semiconductor device or the like can be provided.

画素回路を説明する図。FIG. 6 illustrates a pixel circuit. 画素回路の動作を説明するタイミングチャート。5 is a timing chart illustrating operation of a pixel circuit. アップコンバートを説明する図。The figure explaining up conversion. 画素回路を説明する図および画素回路の動作を説明するタイミングチャート。7A and 7B illustrate a pixel circuit and a timing chart illustrating operation of the pixel circuit. 画素回路を説明する図。FIG. 6 illustrates a pixel circuit. 画素回路を説明する図。FIG. 6 illustrates a pixel circuit. 画素回路を説明する図。FIG. 6 illustrates a pixel circuit. 表示装置を説明するブロック図。FIG. 18 is a block diagram illustrating a display device. 画素回路を説明する図。FIG. 6 illustrates a pixel circuit. 画素ユニットを説明する図。FIG. 画素ユニットを説明する図。FIG. 表示装置の画素の上面図。FIG. 10 is a top view of a pixel of a display device. 表示装置を説明する図。FIG. 8 illustrates a display device. 表示装置を説明する図。FIG. 8 illustrates a display device. 表示装置の動作モードの一例を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining an example of an operation mode of a display device. ニューラルネットワークの構成例を説明する図。The figure explaining the structural example of a neural network. 半導体装置の構成例を説明する図。5A and 5B illustrate a configuration example of a semiconductor device. メモリセルの構成例を説明する図。5A to 5C illustrate an example of a configuration of a memory cell. オフセット回路の構成例を説明する図。The figure explaining the structural example of an offset circuit. 半導体装置の動作を説明するタイミングチャート。7 is a timing chart illustrating operation of a semiconductor device. 電子機器を説明する図。5A to 5C illustrate electronic devices.

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略することがある。なお、図を構成する同じ要素のハッチングを異なる図面間で適宜省略または変更する場合もある。 Embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it can be easily understood by those skilled in the art that various changes can be made in the form and details without departing from the spirit and the scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures of the invention described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and description thereof may not be repeated. Note that hatching of the same elements that make up a drawing may be omitted or changed as appropriate between different drawings.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置について、図面を参照して説明する。
Embodiment 1
In this embodiment, a display device which is an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の一態様は、二つの画素を有する画素ユニットがマトリクス状に設けられた構成を有し、画像信号に補正信号を付加するための機能を有する表示装置である。各画素には表示素子およびメモリ回路が設けられ、当該メモリ回路に所望の補正信号が保持される。当該補正信号は外部機器にて生成され、各画素に書き込まれる。 One embodiment of the present invention is a display device having a structure in which pixel units each having two pixels are provided in a matrix and having a function for adding a correction signal to an image signal. Each pixel is provided with a display element and a memory circuit, and the memory circuit holds a desired correction signal. The correction signal is generated by an external device and written to each pixel.

当該補正信号は容量結合によって画像信号に付加され、表示素子に供給される。したがって、表示素子では補正された画像を表示することができる。当該補正によって、画像のアップコンバート、または画素が有するトランジスタの特性ばらつきに起因して低下する画像品位の補正を行うことができる。 The correction signal is added to the image signal by capacitive coupling and supplied to the display element. Therefore, the display device can display the corrected image. By the correction, it is possible to perform image upconversion or correction of the image quality which is deteriorated due to the characteristic variation of the transistor included in the pixel.

図1は、本発明の一態様の表示装置に用いることができる画素ユニット11eを説明する図である。画素ユニット11eは、第1の表示素子が設けられた第1の画素17、および第2の表示素子が設けられた第2の画素18を有する。 FIG. 1 is a diagram for explaining a pixel unit 11e that can be used for the display device of one embodiment of the present invention. The pixel unit 11 e has a first pixel 17 provided with a first display element and a second pixel 18 provided with a second display element.

第1の表示素子は、可視光を反射する機能を有し、第2の表示素子は、可視光を発する機能を有する。したがって、強光下では第1の表示素子を動作させ、弱光下では第2の表示素子を動作させるなど、低消費電力で視認性が良好な表示を行うことができる。 The first display element has a function of reflecting visible light, and the second display element has a function of emitting visible light. Therefore, display with good visibility can be performed with low power consumption, such as operating the first display element under strong light and operating the second display element under weak light.

第1の表示素子としては、例えば反射型の液晶素子を用いることができる。また、第2の表示素子としては、例えば発光素子を用いることができる。反射型の液晶素子は低消費電力で、晴天時の太陽光下でも視認性の高い表示を行うことができる。発光素子は室内光下や曇天時の屋外などで視認性の高い表示を行うことができる。 For example, a reflective liquid crystal element can be used as the first display element. For example, a light emitting element can be used as the second display element. A reflective liquid crystal element consumes less power and can provide a highly visible display even under sunlight when it is fine. The light-emitting element can perform display with high visibility in indoor light or outdoors in cloudy weather.

第1の画素17は、トランジスタ101Lと、トランジスタ102Lと、トランジスタ106Lと、トランジスタ107Lと、トランジスタ115Lと、トランジスタ116Lと、容量素子103Lと、容量素子104Lと、容量素子117Lと、第1の表示素子として液晶素子105Lを有する。 The first pixel 17 includes a transistor 101L, a transistor 102L, a transistor 106L, a transistor 107L, a transistor 115L, a transistor 116L, a capacitor 103L, a capacitor 104L, a capacitor 117L, and a first display. A liquid crystal element 105L is provided as an element.

トランジスタ101Lのソースまたはドレインの一方は、容量素子103Lの一方の電極と電気的に接続される。容量素子103Lの一方の電極は、トランジスタ106Lのソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ106Lのソースまたはドレインの他方は、トランジスタ107Lのソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ107Lのソースまたはドレインの一方は、容量素子104Lの一方の電極と電気的に接続される。容量素子104Lの一方の電極は、液晶素子105Lと電気的に接続される。トランジスタ102Lのソースまたはドレインの一方は、容量素子103Lの他方の電極と電気的に接続される。容量素子103Lの他方の電極は、トランジスタ116Lのソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ116Lのゲートは、トランジスタ115Lのソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ115Lのソースまたはドレインの一方は、容量素子117Lの一方の電極と電気的に接続される。 One of the source and the drain of the transistor 101L is electrically connected to one electrode of the capacitor 103L. One electrode of the capacitor 103L is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 106L. The other of the source and the drain of the transistor 106L is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 107L. One of the source and the drain of the transistor 107L is electrically connected to one electrode of the capacitor 104L. One electrode of the capacitor 104L is electrically connected to the liquid crystal element 105L. One of the source and the drain of the transistor 102L is electrically connected to the other electrode of the capacitor 103L. The other electrode of the capacitor 103L is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 116L. The gate of the transistor 116L is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 115L. One of the source and the drain of the transistor 115L is electrically connected to one electrode of the capacitor 117L.

ここで、トランジスタ101Lのソースまたはドレインの一方、容量素子103Lの一方の電極、およびトランジスタ106Lのソースまたはドレインの一方が接続される配線をノードNALとする。また、トランジスタ106Lのソースまたはドレインの他方、容量素子104Lの一方の電極、および液晶素子105Lの一方の電極が接続される配線をノードNBLとする。また、容量素子103Lの他方の電極、トランジスタ102Lのソースまたはドレインの一方およびトランジスタ116Lのソースまたはドレインの一方が接続される配線をノードNRLとする。また、トランジスタ116Lのゲート、トランジスタ115Lのソースまたはドレインの一方および容量素子117Lの一方の電極が接続される配線をノードNMLとする。 Here, a wiring to which one of the source and the drain of the transistor 101L, one of the electrodes of the capacitor 103L, and one of the source and the drain of the transistor 106L are connected is a node NAL. A wiring to which the other of the source and the drain of the transistor 106L, one of the electrodes of the capacitor 104L, and one of the electrodes of the liquid crystal element 105L are connected is a node NBL. Further, a wiring to which the other electrode of the capacitor 103L, one of the source or the drain of the transistor 102L, and one of the source or the drain of the transistor 116L is connected is a node NRL. A wiring to which the gate of the transistor 116L, one of the source and the drain of the transistor 115L, and one electrode of the capacitor 117L are connected is a node NML.

トランジスタ101Lのゲートおよびトランジスタ106Lのゲートは、配線123Lと電気的に接続される。トランジスタ102Lのゲートは配線123Lと電気的に接続される。トランジスタ107Lのゲートおよび容量素子117Lの他方の電極は、配線121Lに電気的に接続される。トランジスタ115Lのゲートは、配線122Lに電気的に接続される。トランジスタ115Lのソースまたはドレインの他方は配線124Lと電気的に接続される。 The gate of the transistor 101L and the gate of the transistor 106L are electrically connected to the wiring 123L. The gate of the transistor 102L is electrically connected to the wiring 123L. The gate of the transistor 107L and the other electrode of the capacitor 117L are electrically connected to the wiring 121L. The gate of the transistor 115L is electrically connected to the wiring 122L. The other of the source and the drain of the transistor 115L is electrically connected to the wiring 124L.

トランジスタ116Lのソースまたはドレインの他方は、電源線(高電位)と電気的に接続される。トランジスタ102Lのソースまたはドレインの他方は、電源線(低電位)と電気的に接続される。トランジスタ107Lのソースまたはドレインの他方は、電源線(低電位)と電気的に接続される。容量素子104Lの他方の電極は、共通配線127Lと電気的に接続される。液晶素子105Lの他方の電極は、共通配線128Lと電気的に接続される。なお、共通配線127L、128Lには、任意の電位を供給することができ、両者は電気的に接続されていてもよい。 The other of the source and the drain of the transistor 116L is electrically connected to the power supply line (high potential). The other of the source and the drain of the transistor 102L is electrically connected to the power supply line (low potential). The other of the source and the drain of the transistor 107L is electrically connected to the power supply line (low potential). The other electrode of the capacitor 104L is electrically connected to the common wiring 127L. The other electrode of the liquid crystal element 105L is electrically connected to the common wiring 128L. Note that any potential can be supplied to the common wires 127L and 128L, and both may be electrically connected.

配線122L、123L、126Lは、トランジスタの動作を制御するための信号線としての機能を有することができる。配線125Lは、画像信号を供給する信号線としての機能を有することができる。また、配線121Lおよび配線124Lは、次に説明するメモリ回路MEMLを動作させるための信号線としての機能を有することができる。 The wirings 122L, 123L, and 126L can have a function as signal lines for controlling the operation of the transistors. The wiring 125L can have a function as a signal line for supplying an image signal. The wiring 121L and the wiring 124L can have a function as signal lines for operating the memory circuit MEML described below.

トランジスタ115L、トランジスタ116Lおよび容量素子117Lは、メモリ回路MEMLを構成する。ノードNMLは記憶ノードであり、トランジスタ115Lを導通させることで、配線124Lに供給された信号をノードNMLに書き込むことができる。トランジスタ115Lに極めてオフ電流の低いトランジスタを用いることで、ノードNMLの電位を長時間保持することができる。当該トランジスタには、例えば、金属酸化物をチャネル形成領域に用いたトランジスタ(以下、OSトランジスタ)を用いることができる。 The transistor 115L, the transistor 116L, and the capacitor 117L form a memory circuit MEML. The node NML is a storage node, and the signal supplied to the wiring 124L can be written to the node NML by turning on the transistor 115L. By using a transistor with extremely low off-state current as the transistor 115L, the potential of the node NML can be held for a long time. For example, a transistor in which a metal oxide is used for a channel formation region (hereinafter referred to as an OS transistor) can be used as the transistor.

なお、トランジスタ115Lだけでなく、画素を構成するその他のトランジスタにOSトランジスタを適用してもよい。また、トランジスタ115LにSiをチャネル形成領域に有するトランジスタ(以下、Siトランジスタ)を適用してもよい。または、OSトランジスタと、Siトランジスタとの両方を用いてもよい。なお、上記Siトランジスタとしては、アモルファスシリコンを有するトランジスタ、結晶性のシリコン(代表的には、低温ポリシリコン)を有するトランジスタ、単結晶シリコンを有するトランジスタなどが挙げられる。 Note that the OS transistor may be applied not only to the transistor 115L but also to other transistors included in the pixel. Further, a transistor having Si in a channel formation region (hereinafter, a Si transistor) may be applied to the transistor 115L. Alternatively, both an OS transistor and a Si transistor may be used. Examples of the Si transistor include a transistor having amorphous silicon, a transistor having crystalline silicon (typically, low temperature polysilicon), a transistor having single crystal silicon, and the like.

OSトランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上、より好ましくは3eV以上である金属酸化物を用いることができる。代表的には、インジウムを含む酸化物半導体などであり、例えば、後述するCAAC−OSまたはCAC−OSなどを用いることができる。CAAC−OSは結晶を構成する原子が安定であり、信頼性を重視するトランジスタなどに適する。また、CAC−OSは、高移動度特性を示すため、高速駆動を行うトランジスタなどに適する。 As a semiconductor material used for the OS transistor, a metal oxide having an energy gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more, more preferably 3 eV or more can be used. Typically, an oxide semiconductor containing indium, or the like can be used, for example, the following CAAC-OS or CAC-OS can be used. In the CAAC-OS, atoms constituting a crystal are stable and suitable for a transistor or the like in which reliability is important. Further, since CAC-OS exhibits high mobility characteristics, it is suitable for a transistor or the like which performs high-speed driving.

OSトランジスタはエネルギーギャップが大きいため、極めて低いオフ電流特性を示す。また、OSトランジスタは、インパクトイオン化、アバランシェ降伏、および短チャネル効果などが生じないなどSiトランジスタとは異なる特徴を有し、信頼性の高い回路を形成することができる。 An OS transistor exhibits extremely low off-current characteristics because of its large energy gap. In addition, the OS transistor has characteristics different from that of the Si transistor, such as no impact ionization, avalanche breakdown, short channel effect, and the like, and can form a highly reliable circuit.

OSトランジスタが有する半導体層は、例えばインジウム、亜鉛およびM(アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム等の金属)を含むIn−M−Zn系酸化物で表記される膜とすることができる。 The semiconductor layer included in the OS transistor is, for example, an In-M-Zn-based oxide containing indium, zinc and M (a metal such as aluminum, titanium, gallium, germanium, yttrium, zirconium, lanthanum, cerium, tin, neodymium or hafnium). The film can be represented by

半導体層を構成する酸化物半導体がIn−M−Zn系酸化物の場合、In−M−Zn酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、In≧M、Zn≧Mを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:3、In:M:Zn=4:2:4.1、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=5:1:7、In:M:Zn=5:1:8等が好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれぞれ、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス40%の変動を含む。 In the case where the oxide semiconductor forming the semiconductor layer is an In-M-Zn-based oxide, the atomic ratio of metal elements in a sputtering target used for forming the In-M-Zn oxide is In ≧ M, Zn It is preferable to satisfy ≧ M. The atomic ratio of the metal elements of such a sputtering target is In: M: Zn = 1: 1: 1, In: M: Zn = 1: 1: 1.2, In: M: Zn = 3: 1: 2, In: M: Zn = 4: 2: 3: In: M: Zn = 4: 2: 4: In: M: Zn = 5: 1: 6, In: M: Zn = 5: 1: 7, In: M: Zn = 5: 1: 8 etc. are preferable. Note that the atomic ratio of the semiconductor layer to be formed includes a variation of plus or minus 40% of the atomic ratio of the metal element contained in the sputtering target.

半導体層としては、キャリア密度の低い酸化物半導体を用いる。例えば、半導体層は、キャリア密度が1×1017/cm以下、好ましくは1×1015/cm以下、さらに好ましくは1×1013/cm以下、より好ましくは1×1011/cm以下、さらに好ましくは1×1010/cm未満であり、1×10−9/cm以上のキャリア密度の酸化物半導体を用いることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。これにより不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低いため、安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。 For the semiconductor layer, an oxide semiconductor with low carrier density is used. For example, the semiconductor layer has a carrier density of 1 × 10 17 / cm 3 or less, preferably 1 × 10 15 / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 13 / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 11 / cm 3 3 or less, more preferably less than 1 × 10 10 / cm 3, it is possible to use an oxide semiconductor of 1 × 10 -9 / cm 3 or more carrier density. Such an oxide semiconductor is referred to as a high purity intrinsic or substantially high purity intrinsic oxide semiconductor. Accordingly, the impurity concentration is low and the density of defect states is low, so that the oxide semiconductor can be said to be an oxide semiconductor having stable characteristics.

なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性および電気特性(電界効果移動度、しきい値電圧等)に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。 Note that the composition is not limited to those described above, and a composition having an appropriate composition may be used in accordance with the semiconductor characteristics and electrical characteristics (field effect mobility, threshold voltage, and the like) of the required transistor. In addition, in order to obtain semiconductor characteristics of a required transistor, it is preferable to make appropriate the carrier density, impurity concentration, defect density, atomic ratio of metal element to oxygen, interatomic distance, density, and the like in the semiconductor layer. .

半導体層を構成する酸化物半導体において、第14族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸素欠損が増加し、n型化してしまう。このため、半導体層におけるシリコンや炭素の濃度(二次イオン質量分析法により得られる濃度)を、2×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1017atoms/cm以下とする。 When silicon or carbon, which is one of the group 14 elements, is contained in the oxide semiconductor forming the semiconductor layer, oxygen vacancies increase and n-type conductivity is obtained. Therefore, the concentration of silicon or carbon (the concentration obtained by secondary ion mass spectrometry) in the semiconductor layer is 2 × 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2 × 10 17 atoms / cm 3 or less.

また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため、半導体層におけるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度(二次イオン質量分析法により得られる濃度)を、1×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1016atoms/cm以下にする。 In addition, when an alkali metal or an alkaline earth metal is bonded to an oxide semiconductor, a carrier may be generated, which may increase the off-state current of the transistor. Therefore, the concentration of alkali metal or alkaline earth metal (concentration obtained by secondary ion mass spectrometry) in the semiconductor layer is 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2 × 10 16 atoms / cm 3 or less Make it

また、半導体層を構成する酸化物半導体に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じてキャリア密度が増加し、n型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため半導体層における窒素濃度(二次イオン質量分析法により得られる濃度)は、5×1018atoms/cm以下にすることが好ましい。 In addition, when nitrogen is contained in the oxide semiconductor included in the semiconductor layer, electrons which are carriers are generated, carrier density is increased, and n-type is easily formed. As a result, a transistor including an oxide semiconductor which contains nitrogen is likely to be normally on. Therefore, the nitrogen concentration (the concentration obtained by secondary ion mass spectrometry) in the semiconductor layer is preferably 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less.

また、半導体層は、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、c軸に配向した結晶を有するCAAC−OS(C−Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor、または、C−Axis Aligned and A−B−plane Anchored Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、CAAC−OSは最も欠陥準位密度が低い。 The semiconductor layer may have, for example, a non-single crystal structure. The non-single crystal structure is, for example, a CAAC-OS (C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor, or a C-Axis Aligned and AB-plane Anchored Crystalline Oxide Semiconductor) having a crystal oriented in the c-axis, a polycrystalline structure, A microcrystalline structure or an amorphous structure is included. In the non-single crystal structure, the amorphous structure has the highest density of defect states, and CAAC-OS has the lowest density of defect states.

非晶質構造の酸化物半導体膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。または、非晶質構造の酸化物膜は、例えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない。 The oxide semiconductor film having an amorphous structure has, for example, disordered atomic arrangement and no crystalline component. Alternatively, the oxide film having an amorphous structure has, for example, a completely amorphous structure and no crystal part.

なお、半導体層が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、CAAC−OSの領域、単結晶構造の領域のうち、二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば上述した領域のうち、いずれか二種以上の領域を含む単層構造、または積層構造を有する場合がある。 Note that the semiconductor layer may be a mixed film having two or more of a region having an amorphous structure, a region having a microcrystalline structure, a region having a polycrystalline structure, a region having a CAAC-OS, and a region having a single crystal structure. Good. The mixed film may have, for example, a single layer structure or a laminated structure including any two or more of the above-described regions.

以下では、非単結晶の半導体層の一態様であるCAC(Cloud−Aligned Composite)−OSの構成について説明する。 Hereinafter, a structure of a Cloud-Aligned Composite (CAC) -OS which is one embodiment of a non-single-crystal semiconductor layer is described.

CAC−OSとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上2nm以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。 The CAC-OS is, for example, a configuration of a material in which an element included in an oxide semiconductor is unevenly distributed in a size of 0.5 nm to 10 nm, preferably 1 nm to 2 nm, or in the vicinity thereof. Note that in the following, in the oxide semiconductor, one or more metal elements are unevenly distributed, and a region including the metal element has a size of 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 1 nm or more and 2 nm or less The state of mixing in is also called mosaic or patch.

なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。 Note that the oxide semiconductor preferably contains at least indium. In particular, it is preferable to contain indium and zinc. In addition to them, aluminum, gallium, yttrium, copper, vanadium, beryllium, boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, or magnesium etc. One or more selected from the above may be included.

例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OS(CAC−OSの中でもIn−Ga−Zn酸化物を、特にCAC−IGZOと呼称してもよい。)とは、インジウム酸化物(以下、InOX1(X1は0よりも大きい実数)とする。)、またはインジウム亜鉛酸化物(以下、InX2ZnY2Z2(X2、Y2、およびZ2は0よりも大きい実数)とする。)と、ガリウム酸化物(以下、GaOX3(X3は0よりも大きい実数)とする。)、またはガリウム亜鉛酸化物(以下、GaX4ZnY4Z4(X4、Y4、およびZ4は0よりも大きい実数)とする。)などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のInOX1、またはInX2ZnY2Z2が、膜中に均一に分布した構成(以下、クラウド状ともいう。)である。 For example, CAC-OS in the In-Ga-Zn oxide (an In-Ga-Zn oxide among the CAC-OS may be particularly referred to as CAC-IGZO) is an indium oxide (hereinafter referred to as InO). X1 (X1 is a real number greater than 0) or indium zinc oxide (hereinafter, In X2 Zn Y2 O Z2 (X2, Y2, and Z2 are real numbers greater than 0)) and gallium Oxide (hereinafter referred to as GaO X3 (X3 is a real number greater than 0)), or gallium zinc oxide (hereinafter referred to as Ga X4 Zn Y4 O Z4 (X4, Y4, and Z4 are real numbers greater than 0) to.) and the like, the material becomes mosaic by separate into, mosaic InO X1 or in X2 Zn Y2 O Z2, is a configuration in which uniformly distributed in the film (hereinafter Also referred to as a cloud-like.) A.

つまり、CAC−OSは、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第1の領域の元素Mに対するInの原子数比が、第2の領域の元素Mに対するInの原子数比よりも大きいことを、第1の領域は、第2の領域と比較して、Inの濃度が高いとする。 That is, the CAC-OS is a complex oxide semiconductor having a structure in which a region in which GaO X3 is a main component and a region in which In X 2 Zn Y 2 O Z 2 or InO X 1 is a main component are mixed. Note that in this specification, for example, the ratio of the atomic ratio of In to the element M in the first region is larger than the atomic ratio of In to the element M in the second region, It is assumed that the concentration of In is higher than that in the region 2.

なお、IGZOは通称であり、In、Ga、Zn、およびOによる1つの化合物をいう場合がある。代表例として、InGaO(ZnO)m1(m1は自然数)、またはIn(1+x0)Ga(1−x0)(ZnO)m0(−1≦x0≦1、m0は任意数)で表される結晶性の化合物が挙げられる。 Note that IGZO is a common name and may refer to one compound of In, Ga, Zn, and O. Representative examples are represented by InGaO 3 (ZnO) m1 (m1 is a natural number), or In (1 + x0) Ga ( 1-x0) O 3 (ZnO) m0 (-1 ≦ x0 ≦ 1, m0 is an arbitrary number) Crystalline compounds are mentioned.

上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはCAAC構造を有する。なお、CAAC構造とは、複数のIGZOのナノ結晶がc軸配向を有し、かつa−b面においては配向せずに連結した結晶構造である。 The crystalline compound has a single crystal structure, a polycrystalline structure, or a CAAC structure. Note that the CAAC structure is a crystal structure in which a plurality of IGZO nanocrystals have c-axis orientation and are connected without orientation in the a-b plane.

一方、CAC−OSは、酸化物半導体の材料構成に関する。CAC−OSとは、In、Ga、Zn、およびOを含む材料構成において、一部にGaを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。したがって、CAC−OSにおいて、結晶構造は副次的な要素である。 On the other hand, CAC-OS relates to the material configuration of an oxide semiconductor. The CAC-OS refers to a region observed in the form of nanoparticles mainly composed of Ga in a material configuration including In, Ga, Zn, and O, and nanoparticles composed mainly of In in some components. The area | region observed in shape says the structure currently disperse | distributed to mosaic shape at random, respectively. Therefore, in CAC-OS, the crystal structure is a secondary element.

なお、CAC−OSは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Inを主成分とする膜と、Gaを主成分とする膜との2層からなる構造は、含まない。 Note that CAC-OS does not include a stacked structure of two or more types of films different in composition. For example, a structure including two layers of a film containing In as a main component and a film containing Ga as a main component is not included.

なお、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。 In some cases, a clear boundary can not be observed between the region in which GaO X3 is the main component and the region in which In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is the main component.

なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、CAC−OSは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にInを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。 In addition, it is selected from aluminum, yttrium, copper, vanadium, beryllium, boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, or magnesium instead of gallium. In the case where one or a plurality of types are contained, the CAC-OS may be a region observed in the form of nanoparticles mainly composed of the metal element, and a nano mainly composed of In as a main component. The area | region observed in particle form says the structure currently each disperse | distributed to mosaic form at random.

CAC−OSは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、CAC−OSをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス(代表的にはアルゴン)、酸素ガス、および窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を0%以上30%未満、好ましくは0%以上10%以下とすることが好ましい。 The CAC-OS can be formed by, for example, a sputtering method under conditions in which the substrate is not intentionally heated. In addition, in the case where the CAC-OS is formed by a sputtering method, one or more selected from an inert gas (typically, argon), an oxygen gas, and a nitrogen gas may be used as a deposition gas. Good. Further, the flow rate ratio of the oxygen gas to the total flow rate of the film forming gas at the time of film formation is preferably as low as possible. For example, the flow rate ratio of the oxygen gas is 0% or more and less than 30%, preferably 0% or more and 10% or less .

CAC−OSは、X線回折(XRD:X−ray diffraction)測定法のひとつであるOut−of−plane法によるθ/2θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、X線回折から、測定領域のa−b面方向、およびc軸方向の配向は見られないことが分かる。 CAC-OS has a feature that a clear peak is not observed when it is measured using a θ / 2θ scan by the Out-of-plane method, which is one of X-ray diffraction (XRD) measurement methods. Have. That is, it can be understood from X-ray diffraction that the orientation in the a-b plane direction and the c-axis direction of the measurement region is not seen.

また、CAC−OSは、プローブ径が1nmの電子線(ナノビーム電子線ともいう。)を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。したがって、電子線回折パターンから、CAC−OSの結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないnc(nano−crystal)構造を有することがわかる。 Further, in an electron beam diffraction pattern obtained by irradiating an electron beam (also referred to as a nanobeam electron beam) having a probe diameter of 1 nm, the CAC-OS has a ring-like high luminance region and a plurality of ring regions. A bright spot is observed. Therefore, it can be seen from the electron diffraction pattern that the crystal structure of the CAC-OS has an nc (nano-crystal) structure having no orientation in the planar direction and in the cross-sectional direction.

また、例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OSでは、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X−ray spectroscopy)を用いて取得したEDXマッピングにより、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。 In addition, for example, in the case of CAC-OS in In-Ga-Zn oxide, GaO X3 is a main component by EDX mapping acquired using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy) It can be confirmed that the region and the region containing In X 2 Zn Y 2 O Z 2 or In O X 1 as the main component have a structure in which the regions are localized and mixed.

CAC−OSは、金属元素が均一に分布したIGZO化合物とは異なる構造であり、IGZO化合物と異なる性質を有する。つまり、CAC−OSは、GaOX3などが主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。 The CAC-OS has a structure different from the IGZO compound in which the metal element is uniformly distributed, and has different properties from the IGZO compound. That is, CAC-OS is phase-separated into a region in which GaO X3 or the like is a main component and a region in which In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is a main component, and a region in which each element is a main component Has a mosaic-like structure.

ここで、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域は、GaOX3などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。したがって、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度(μ)が実現できる。 Here, the region whose main component is In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is a region whose conductivity is higher than the region whose main component is GaO X3 or the like. That is, when carriers flow in a region mainly containing In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 , conductivity as an oxide semiconductor is exhibited. Therefore, high field-effect mobility (μ) can be realized by cloud-like distribution in a region of the oxide semiconductor of a region containing In X 2 Zn Y 2 O Z 2 or InO X 1 as a main component.

一方、GaOX3などが主成分である領域は、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、GaOX3などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。 On the other hand, the region in which GaO X3 or the like is a main component is a region in which the insulating property is higher than the region in which In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is a main component. That is, by distributing a region containing GaO X 3 or the like as a main component in the oxide semiconductor, leakage current can be suppressed and favorable switching operation can be realized.

したがって、CAC−OSを半導体素子に用いた場合、GaOX3などに起因する絶縁性と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流(Ion)、および高い電界効果移動度(μ)を実現することができる。 Therefore, when CAC-OS is used for a semiconductor element, the insulating property caused by GaO X3 and the like and the conductivity caused by In X 2 Zn Y 2 O Z 2 or InO X 1 act complementarily to achieve high results. On current (I on ) and high field effect mobility (μ) can be realized.

また、CAC−OSを用いた半導体素子は、信頼性が高い。したがって、CAC−OSは、様々な半導体装置の構成材料として適している。 In addition, a semiconductor element using a CAC-OS has high reliability. Therefore, CAC-OS is suitable as a constituent material of various semiconductor devices.

画素11ユニットeにおいて、ノードNMLに書き込まれた信号は、配線121Lに適切な電位を供給することで、ノードNRLに読み出すことができる。当該電位は、例えば、トランジスタ116Lのしきい値電圧相当の電位とすることができる。この動作以前にノードNALに画像信号が書き込まれていれば、容量素子103Lの容量結合により、画像信号にノードNRLの電位を付加した信号電位が液晶素子105Lに印加される。 In the pixel 11 unit e, the signal written to the node NML can be read out to the node NRL by supplying an appropriate potential to the wiring 121L. The potential can be, for example, a potential corresponding to the threshold voltage of the transistor 116L. If an image signal is written to the node NAL before this operation, a signal potential obtained by adding the potential of the node NRL to the image signal is applied to the liquid crystal element 105L by capacitive coupling of the capacitor 103L.

すなわち、ノードNMLに所望の補正信号を格納しておけば、供給した画像信号に当該補正信号を付加することができる。なお、補正信号は伝送経路上の要素によって減衰することがあるため、当該減衰を考慮して生成することが好ましい。 That is, when a desired correction signal is stored in the node NML, the correction signal can be added to the supplied image signal. Since the correction signal may be attenuated by an element on the transmission path, it is preferable to generate the correction signal in consideration of the attenuation.

以上が第1の画素17の構成の説明である。 The above is the description of the configuration of the first pixel 17.

第2の画素18は、トランジスタ101Eと、トランジスタ102Eと、トランジスタ106Eと、トランジスタ107Eと、トランジスタ108Eと、トランジスタ115Eと、トランジスタ116Eと、容量素子103Eと、容量素子109Eと、容量素子117Eと、第2の表示素子としてEL素子110Eを有する。 The second pixel 18 includes a transistor 101E, a transistor 102E, a transistor 106E, a transistor 107E, a transistor 108E, a transistor 115E, a transistor 116E, a capacitor 103E, a capacitor 109E, and a capacitor 117E. An EL element 110E is provided as a second display element.

トランジスタ101Eのソースまたはドレインの一方は、容量素子103Eの一方の電極と電気的に接続される。容量素子103Eの一方の電極は、トランジスタ106Eのソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ106Eのソースまたはドレインの他方は、トランジスタ107Eのソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ107Eのソースまたはドレインの一方は、容量素子109Eの一方の電極と電気的に接続される。容量素子100Eの一方の電極は、トランジスタ108Eのゲートと電気的に接続される。トランジスタ108Eのソースまたはドレインの一方は、容量素子109Eの他方の電極と電気的に接続される。容量素子109Eの他方の電極は、EL素子110Eの一方の電極と電気的に接続される。 One of the source and the drain of the transistor 101E is electrically connected to one electrode of the capacitor 103E. One electrode of the capacitor 103E is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 106E. The other of the source and the drain of the transistor 106E is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 107E. One of the source and the drain of the transistor 107E is electrically connected to one electrode of the capacitor 109E. One electrode of the capacitor 100E is electrically connected to the gate of the transistor 108E. One of the source and the drain of the transistor 108E is electrically connected to the other electrode of the capacitor 109E. The other electrode of the capacitor 109E is electrically connected to one electrode of the EL element 110E.

ここで、トランジスタ101Eのソースまたはドレインの一方、容量素子103Eの一方の電極、およびトランジスタ106Eのソースまたはドレインの一方が接続される配線をノードNAEとする。また、トランジスタ106Eのソースまたはドレインの他方、容量素子109Eの一方の電極、トランジスタ107Eのソースまたはドレインの一方、およびトランジスタ108Eのゲートが接続される配線をノードNBEとする。また、容量素子103Eの他方の電極、トランジスタ102Eのソースまたはドレインの一方およびトランジスタ116Eのソースまたはドレインの一方が接続される配線をノードNREとする。また、トランジスタ116Eのゲート、トランジスタ115Eのソースまたはドレインの一方および容量素子117Eの一方の電極が接続される配線をノードNMEとする。 Here, a wiring to which one of the source and the drain of the transistor 101E, one of the electrodes of the capacitor 103E, and one of the source and the drain of the transistor 106E is connected is a node NAE. A wiring to which the other of the source and the drain of the transistor 106E, one of the electrodes of the capacitor 109E, one of the source and the drain of the transistor 107E, and the gate of the transistor 108E is connected is a node NBE. Further, a wiring to which the other electrode of the capacitor 103E, one of the source or the drain of the transistor 102E, and one of the source or the drain of the transistor 116E is connected is a node NRE. A wiring to which the gate of the transistor 116E, one of the source and the drain of the transistor 115E, and one electrode of the capacitor 117E are connected is a node NME.

トランジスタ101Eのゲートおよびトランジスタ106Eのゲートは、配線123Eと電気的に接続される。トランジスタ102Eのゲートは配線123Eと電気的に接続される。トランジスタ107Eのゲートおよび容量素子117Eの他方の電極は、配線121Lに電気的に接続される。トランジスタ115Eのゲートは、配線122Eに電気的に接続される。トランジスタ115Eのソースまたはドレインの他方は配線124Eと電気的に接続される。 The gate of the transistor 101E and the gate of the transistor 106E are electrically connected to the wiring 123E. The gate of the transistor 102E is electrically connected to the wiring 123E. The gate of the transistor 107E and the other electrode of the capacitor 117E are electrically connected to the wiring 121L. The gate of the transistor 115E is electrically connected to the wiring 122E. The other of the source and the drain of the transistor 115E is electrically connected to the wiring 124E.

トランジスタ116Eのソースまたはドレインの他方は、電源線(高電位)と電気的に接続される。トランジスタ102Eのソースまたはドレインの他方は、電源線(低電位)と電気的に接続される。トランジスタ107Eのソースまたはドレインの他方は、電源線(低電位)と電気的に接続される。EL素子110Eの他方の電極は、共通配線129Eと電気的に接続される。なお、共通配線129Eには、任意の電位を供給することができる。 The other of the source and the drain of the transistor 116E is electrically connected to the power supply line (high potential). The other of the source and the drain of the transistor 102E is electrically connected to the power supply line (low potential). The other of the source and the drain of the transistor 107E is electrically connected to the power supply line (low potential). The other electrode of the EL element 110E is electrically connected to the common wiring 129E. Note that an arbitrary potential can be supplied to the common wiring 129E.

配線122E、123E、126Eは、トランジスタの動作を制御するための信号線としての機能を有することができる。配線125Eは、画像信号を供給する信号線としての機能を有することができる。また、配線121Eおよび配線124Eは、次に説明するメモリ回路MEMEを動作させるための信号線としての機能を有することができる。 The wirings 122E, 123E, and 126E can have a function as signal lines for controlling the operation of the transistors. The wiring 125E can have a function as a signal line for supplying an image signal. The wiring 121E and the wiring 124E can have a function as signal lines for operating the memory circuit MEME described below.

トランジスタ115E、トランジスタ116Eおよび容量素子117Eは、メモリ回路MEMEを構成する。ノードNMEは記憶ノードであり、トランジスタ115Eを導通させることで、配線124Eに供給された信号をノードNMEに書き込むことができる。トランジスタ115Eに極めてオフ電流の低いトランジスタを用いることで、ノードNMEの電位を長時間保持することができる。当該トランジスタには、例えば、金属酸化物をチャネル形成領域に用いたトランジスタ(以下、OSトランジスタ)を用いることができる。 The transistor 115E, the transistor 116E, and the capacitor 117E form a memory circuit MEME. The node NME is a storage node, and the signal supplied to the wiring 124E can be written to the node NME by turning on the transistor 115E. By using a transistor with extremely low off-state current as the transistor 115E, the potential of the node NME can be held for a long time. For example, a transistor in which a metal oxide is used for a channel formation region (hereinafter referred to as an OS transistor) can be used as the transistor.

なお、トランジスタ115Eだけでなく、画素を構成するその他のトランジスタにOSトランジスタを適用してもよい。また、トランジスタ115EにSiをチャネル形成領域に有するトランジスタ(以下、Siトランジスタ)を適用してもよい。または、OSトランジスタと、Siトランジスタとの両方を用いてもよい。なお、上記Siトランジスタとしては、アモルファスシリコンを有するトランジスタ、結晶性のシリコン(代表的には、低温ポリシリコン)を有するトランジスタ、単結晶シリコンを有するトランジスタなどが挙げられる。 Note that the OS transistor may be applied not only to the transistor 115E but also to other transistors included in the pixel. Further, a transistor having Si in a channel formation region (hereinafter, a Si transistor) may be applied to the transistor 115E. Alternatively, both an OS transistor and a Si transistor may be used. Examples of the Si transistor include a transistor having amorphous silicon, a transistor having crystalline silicon (typically, low temperature polysilicon), a transistor having single crystal silicon, and the like.

図2に示すタイミングチャートを用いて、画素ユニット11eの動作の詳細を説明する。なお、以下では第1の画素17における動作を説明するが、第2の画素18も同様の手順で動作することができる。第1の画素17および第2の画素18を同時に動作してもよいし、いずれか一方のみを動作させてもよい。 The operation of the pixel unit 11e will be described in detail using the timing chart shown in FIG. Although the operation in the first pixel 17 will be described below, the second pixel 18 can also operate in the same procedure. The first pixel 17 and the second pixel 18 may be operated simultaneously, or only one of them may be operated.

また、所望のタイミングにおいて、配線124Lには補正信号(Vp)が供給され、配線125Lには画像信号(Vs)が供給される。また、以下の説明においては、高電位を“H”、低電位を“L”で表す。 Further, at a desired timing, the correction signal (Vp) is supplied to the wiring 124L, and the image signal (Vs) is supplied to the wiring 125L. In the following description, the high potential is represented by "H" and the low potential is represented by "L".

期間T1に配線121Lの電位を“L”、配線122Lの電位を“H”、配線123Lの電位を“L”とすると、トランジスタ115Lが導通し、ノードNMLに補正信号(Vp)が書き込まれる。なお、配線126Lの電位は、前フレームの動作から引き継がれて期間T1では“H”となっている。 When the potential of the wiring 121L is “L”, the potential of the wiring 122L is “H”, and the potential of the wiring 123L is “L” in the period T1, the transistor 115L is turned on and the correction signal (Vp) is written to the node NML. Note that the potential of the wiring 126L is inherited from the operation of the previous frame and is “H” in the period T1.

期間T2に配線121Lの電位を“L”、配線122Lの電位を“L”、配線123Lの電位を“H”、配線126Lの電位を“L”とすると、トランジスタ102Lが導通し、ノードNRLが“L”にリセットされる。また、トランジスタ101Lが導通し、ノードNALに画像信号(Vs)が書き込まれる。また、トランジスタ106Lが非導通になることからノードNBLの電位は引き続き保持され、表示は継続される。 When the potential of the wiring 121L is “L”, the potential of the wiring 122L is “L”, the potential of the wiring 123L is “H”, and the potential of the wiring 126L is “L” in the period T2, the transistor 102L is turned on and the node NRL It is reset to "L". In addition, the transistor 101L is turned on, and the image signal (Vs) is written to the node NAL. Further, since the transistor 106L is turned off, the potential of the node NBL is maintained and display is continued.

期間T3に配線121Lの電位を“H”、配線122Lの電位を“L”、配線123Lの電位を“L”、配線126Lの電位を“L”とすると、容量素子117Lの容量結合によりノードNMLの電位に配線121Lの電位が付加される。このとき、配線121Lの電位をトランジスタ116Lのしきい値電圧(Vth)とすると、ノードNMLの電位はVp+Vthとなる。そして、トランジスタ116Lは導通し、ノードNRLは、トランジスタ116Lのゲート電位よりしきい値電圧(Vth)分だけ低い電位、すなわち補正信号(Vp)に相当する電位となる。 Assuming that the potential of the wiring 121L is “H”, the potential of the wiring 122L is “L”, the potential of the wiring 123L is “L”, and the potential of the wiring 126L is “L” in period T3, the node NML is capacitively coupled by the capacitive element 117L. The potential of the wiring 121L is added to the potential of At this time, assuming that the potential of the wiring 121L is a threshold voltage (V th ) of the transistor 116L, the potential of the node NML is Vp + Vth . Then, the transistor 116L is turned on, and the node NRL becomes a potential lower than the gate potential of the transistor 116L by the threshold voltage (V th ), that is, a potential corresponding to the correction signal (Vp).

そして、容量素子103Lの容量結合により、ノードNRLとノードNALの容量比に応じた電位(Vp’)が画像信号(Vs)に付加される。すなわち、ノードNALの電位は、Vs+Vp’となる。また、トランジスタ107Lが導通することにより、ノードNBLの電位は“L”にリセットされる。 Then, by capacitive coupling of the capacitive element 103L, a potential (Vp ') corresponding to the capacitance ratio between the node NRL and the node NAL is added to the image signal (Vs). That is, the potential of the node NAL is Vs + Vp ′. The transistor 107L is turned on to reset the potential of the node NBL to "L".

期間T4に配線121Lの電位を“L”、配線122Lの電位を“L”、配線123Lの電位を“L”、配線126Lの電位を“H”とすると、ノードNALの電位がノードNBLに分配され、ノードNBLの電位は、(Vs+Vp’)’となる。 Assuming that the potential of the wiring 121L is “L”, the potential of the wiring 122L is “L”, the potential of the wiring 123L is “L”, and the potential of the wiring 126L is “H” in period T4, the potential of the node NAL is distributed to the node NBL The potential of the node NBL is (Vs + Vp ′) ′.

以上により、補正信号に由来する電位を画像信号に付加することができ、表示の補正を行うことができる。 Thus, the potential derived from the correction signal can be added to the image signal, and the display can be corrected.

上記画素ユニット11eの構成および動作は、画像のアップコンバートに有用である。画素ユニット11eを用いたアップコンバートについて、図3(A)、(B)を用いて説明する。 The configuration and operation of the pixel unit 11e are useful for up-converting an image. Up-conversion using the pixel unit 11 e will be described with reference to FIGS. 3 (A) and 3 (B).

例えば、8K4Kの表示装置の画素数は、4K2Kの表示装置の画素数(3840×2160)の4倍である。つまり、4K2Kの表示装置の1画素で表示する画像信号を単純に8K4Kの表示装置で表示しようとすると、4画素で同じ画像信号を表示することになる。 For example, the number of pixels of the 8K4K display device is four times the number of pixels (3840 × 2160) of the 4K2K display device. That is, if an image signal to be displayed by one pixel of the 4K2K display device is to be simply displayed by the 8K4K display device, the same image signal is displayed by four pixels.

図3(A)は、上記を想定した水平垂直方向の4つの画素ユニットに表示される画像を説明する図である。一つの画素ユニットは、画像信号S1Lの表示が行われる第1の画素と、画像信号S1Eの表示が行われる第2の画素を有する。なお、表示は、第1の画素および第2の画素のいずれか一方で行われる場合もあるが、ここでは両方で行われる場合を説明する。 FIG. 3A is a diagram for explaining an image displayed on four pixel units in the horizontal and vertical directions assuming the above. One pixel unit has a first pixel on which the display of the image signal S1L is performed and a second pixel on which the display of the image signal S1E is performed. Although display may be performed in any one of the first pixel and the second pixel, the case in which display is performed in both will be described here.

図3(A)に示すように、アップコンバート前では4つの画素ユニット全てが画像信号S1Lおよび画像信号S1Eで表示されることになるが、アップコンバート後ではそれぞれの画素ユニットに画像信号S0L乃至S2Lおよび画像信号S0E乃至S2Eが適用され、解像度を向上することができる。 As shown in FIG. 3A, all the four pixel units are displayed as the image signal S1L and the image signal S1E before the up conversion, but after the up conversion, the image signals S0L to S2L are applied to the respective pixel units. And the image signals S0E to S2E can be applied to improve the resolution.

図3(B)は、画素ユニット11eにおけるアップコンバート動作を説明する図である。画素ユニット11eでは前述した方法で画像信号を補正するため、画像信号の補正は電位を上げる方向に行う。したがって、元の画像信号S1L、S1Eを信号電位の小さい画像信号S0L、S0Eに外部機器で加工し、画素ユニット11eに供給する。なお、画像信号S0L、S0Eの生成動作は単純であるため、外部機器の負荷は小さい。 FIG. 3B is a diagram for explaining the up conversion operation in the pixel unit 11 e. In the pixel unit 11e, the image signal is corrected in the direction of increasing the potential in order to correct the image signal by the method described above. Therefore, the original image signals S1L and S1E are processed by the external device into image signals S0L and S0E with small signal potentials, and are supplied to the pixel unit 11e. In addition, since the generation operation of the image signals S0L and S0E is simple, the load on the external device is small.

また、各画素には、補正信号としてW1L乃至W3LおよびW1E乃至W3Eを供給する。ここで、W1L乃至W3LおよびW1E乃至W3Eを生成する方法は限定されない。補正信号の生成は、外部機器を用いてリアルタイムで行ってもよいし、記録媒体に保存されている補正信号を読み出して画像信号S0L、S0Eと同期させてもよい。 Further, W1L to W3L and W1E to W3E are supplied to the respective pixels as correction signals. Here, the method of generating W1L to W3L and W1E to W3E is not limited. The correction signal may be generated in real time using an external device, or the correction signal stored in the recording medium may be read and synchronized with the image signals S0L and S0E.

そして、前述した画素ユニット11eの動作を行うことにより各画像信号に各補正信号が付加され、新しい画像信号S0L乃至S2LおよびS0E乃至S2Eが生成される。したがって、アップコンバートした表示を行うことができる。 Then, by performing the operation of the pixel unit 11e described above, each correction signal is added to each image signal, and new image signals S0L to S2L and S0E to S2E are generated. Therefore, up-converted display can be performed.

従来の外部補正によるアップコンバートでは、新しい画像信号そのものを生成するため、外部機器の負荷が大きかった。一方で、上述した本発明の一態様では、供給する画像信号は大きく変化させず、補正信号を供給した画素で新たな画像信号を生成するため、外部機器の負担を小さくすることができる。また、新たな画像信号を画素で生成するための動作は少ないステップで行うことができ、画素数が多く水平期間の短い表示装置でも対応することができる。 In conventional upconversion by external correction, the load on the external device is large because a new image signal itself is generated. On the other hand, in one aspect of the present invention described above, the image signal supplied does not change significantly, and a new image signal is generated by the pixel to which the correction signal is supplied, so that the load on the external device can be reduced. In addition, an operation for generating a new image signal by a pixel can be performed in few steps, and a display device with a large number of pixels and a short horizontal period can also be supported.

なお、表示素子に液晶素子105Lを用いる第1の画素17は、図4(A)に示す回路構成としてもよい。図4(A)に示す回路構成は、図1に示す回路構成からトランジスタ106L、107L、および配線126Lを省いた構成である。当該構成では、トランジスタ101Lのソースまたはドレインの一方、容量素子103Lの一方の電極、容量素子104Lの一方の電極および液晶素子105Lの一方の電極が接続される配線をノードNALとする。 Note that the first pixel 17 in which the liquid crystal element 105L is used as a display element may have a circuit configuration illustrated in FIG. The circuit configuration illustrated in FIG. 4A is a configuration in which the transistors 106L and 107L and the wiring 126L are omitted from the circuit configuration illustrated in FIG. In this structure, a wiring to which one of the source and the drain of the transistor 101L, one of the electrodes of the capacitor 103L, one of the electrodes of the capacitor 104L, and one of the electrodes of the liquid crystal element 105L are connected is a node NAL.

図4(B)に示すタイミングチャートを用いて、第1の画素17の動作の詳細を説明する。当該構成では、元の画像信号を液晶素子105Lに供給した後に補正信号を付加する動作となるが、液晶素子105Lは動作速度が比較的遅いため表示に与える影響は軽微である。 The operation of the first pixel 17 will be described in detail with reference to a timing chart shown in FIG. In this configuration, the correction signal is added after the original image signal is supplied to the liquid crystal element 105L. However, the operation speed of the liquid crystal element 105L is relatively slow, so the influence on the display is minor.

期間T1に配線121Lの電位を“L”、配線122Lの電位を“H”、配線123Lの電位を“L”とすると、トランジスタ115Lが導通し、ノードNMに補正信号(Vp)が書き込まれる。 When the potential of the wiring 121L is “L”, the potential of the wiring 122L is “H”, and the potential of the wiring 123L is “L” in the period T1, the transistor 115L is turned on and the correction signal (Vp) is written to the node NM.

期間T2に配線121Lの電位を“L”、配線122Lの電位を“L”、配線123Lの電位を“H”とすると、トランジスタ102Lが導通し、ノードNRLが“L”にリセットされる。また、トランジスタ101Lが導通し、ノードNALに画像信号(Vs)が書き込まれる。 When the potential of the wiring 121L is “L”, the potential of the wiring 122L is “L”, and the potential of the wiring 123L is “H” in the period T2, the transistor 102L is turned on and the node NRL is reset to “L”. In addition, the transistor 101L is turned on, and the image signal (Vs) is written to the node NAL.

期間T3に配線121Lの電位を“H”、配線122Lの電位を“L”、配線123Lの電位を“L”とすると、容量素子117Lの容量結合によりノードNMLの電位に配線121Lの電位が付加される。このとき、配線121Lの電位をトランジスタ116Lのしきい値電圧(Vth)とすると、ノードNMLの電位はVp+Vthとなる。そして、トランジスタ116Lは導通し、ノードNRLは、トランジスタ116Lのゲート電位よりしきい値電圧(Vth)分だけ低い電位、すなわち補正信号(Vp)に相当する電位となる。 When the potential of the wiring 121L is “H”, the potential of the wiring 122L is “L”, and the potential of the wiring 123L is “L” in period T3, the potential of the wiring 121L is added to the potential of the node NML by capacitive coupling of the capacitive element 117L. Be done. At this time, assuming that the potential of the wiring 121L is a threshold voltage (V th ) of the transistor 116L, the potential of the node NML is Vp + Vth . Then, the transistor 116L is turned on, and the node NRL becomes a potential lower than the gate potential of the transistor 116L by the threshold voltage (V th ), that is, a potential corresponding to the correction signal (Vp).

そして、容量素子103の容量結合により、ノードNRLとノードNALの容量比に応じた電位(Vp’)が画像信号(Vs)に付加される。すなわち、ノードNALの電位は、Vs+Vp’となる。 Then, by capacitive coupling of the capacitive element 103, a potential (Vp ′) corresponding to the capacitance ratio between the node NRL and the node NAL is added to the image signal (Vs). That is, the potential of the node NAL is Vs + Vp ′.

以上により、補正信号に由来する電位を画像信号に付加することができ、表示の補正を行うことができる。 Thus, the potential derived from the correction signal can be added to the image signal, and the display can be corrected.

なお、図1においては、画素内の各表示素子のそれぞれにメモリ回路が接続された構成を示したが、表示素子のいずれか一方のみにメモリ回路が接続される構成であってもよい。 Although FIG. 1 shows a configuration in which a memory circuit is connected to each display element in a pixel, a configuration in which a memory circuit is connected to only one of the display elements may be employed.

例えば、図5に示すように、表示素子に液晶素子105Lを用いる第1の画素17のみにメモリ回路を設けてもよい。この場合、アップコンバートは第1の画素17のみで行うことができる。また、図6に示すように、表示素子にEL素子110Eを用いる第2の画素18のみにメモリ回路を設けてもよい。この場合、アップコンバートは第2の画素18のみで行うことができる。 For example, as illustrated in FIG. 5, a memory circuit may be provided only in the first pixel 17 in which the liquid crystal element 105L is used as a display element. In this case, up-conversion can be performed only for the first pixel 17. Alternatively, as shown in FIG. 6, a memory circuit may be provided only in the second pixel 18 using the EL element 110E as a display element. In this case, up-conversion can be performed only for the second pixel 18.

また、図7に示すように、第1の画素17と第2の画素18とで一部の信号線を共有する構成としてもよい。第1の画素17と第2の画素18は、いずれか一方のみを表示動作させる場合があるため、画像信号の供給を制御する信号線は共有しない構成が望ましい。一方で、補正信号の供給を制御する信号線は、表示動作に直接かかわらないため共有が可能である。したがって、図7に示すようにトランジスタ115Lのゲートとトランジスタ115Eのゲートを配線122LEに接続し、容量素子117Lの他方の電極と容量素子117Eの他方の電極を配線121LEに接続した構成としてもよい。 Further, as shown in FIG. 7, a part of signal lines may be shared by the first pixel 17 and the second pixel 18. Since only one of the first pixel 17 and the second pixel 18 may be operated for display, it is preferable that the signal line for controlling the supply of the image signal is not shared. On the other hand, signal lines for controlling the supply of correction signals can be shared because they do not directly relate to the display operation. Therefore, as shown in FIG. 7, the gate of the transistor 115L and the gate of the transistor 115E may be connected to the wiring 122LE, and the other electrode of the capacitor 117L and the other electrode of the capacitor 117E may be connected to the wiring 121LE.

図8は、本発明の一態様の表示装置のブロック図の一例である。当該表示装置は、画素ユニット11eがマトリクス状の設けられた画素アレイと、ロードライバ21、22と、カラムドライバ23、24と、回路25を有する。ロードライバ21およびカラムドライバ23は、液晶素子105Lを有する第1の画素17を駆動するための周辺回路である。また、ロードライバ22およびカラムドライバ24は、EL素子110Eを有する第2の画素18を駆動するための周辺回路である。 FIG. 8 is an example of a block diagram of a display device of one embodiment of the present invention. The display device includes a pixel array in which pixel units 11 e are provided in a matrix, row drivers 21 and 22, column drivers 23 and 24, and a circuit 25. The row driver 21 and the column driver 23 are peripheral circuits for driving the first pixel 17 having the liquid crystal element 105L. The row driver 22 and the column driver 24 are peripheral circuits for driving the second pixel 18 having the EL element 110E.

ロードライバ21、22およびカラムドライバ23、24には、例えばシフトレジスタ回路を用いることができる。回路25は、画像信号および補正信号を生成する機能を有する。なお、回路25は、前述した補正信号を生成するための外部機器ということもできる。 For example, shift register circuits can be used as the row drivers 21 and 22 and the column drivers 23 and 24. The circuit 25 has a function of generating an image signal and a correction signal. The circuit 25 can also be referred to as an external device for generating the correction signal described above.

回路25には、例えば、図3(A)、(B)の説明における画像信号S1L、S1Eが入力され、画像信号S0L、S0Eおよび補正信号W1L乃至W3L、W1E乃至W3Eが生成されてカラムドライバ23、24に出力される。なお、画像信号S0L、S0Eを生成する機能および補正信号W1L乃至W3L、W1E乃至W3Eを生成する機能は、それぞれ異なる回路が有していてもよい。 For example, the image signals S1L and S1E in the description of FIGS. 3A and 3B are input to the circuit 25, and the image signals S0L and S0E and the correction signals W1L to W3L and W1E to W3E are generated, and the column driver 23 is generated. , 24 output. Different circuits may have the function of generating the image signals S0L and S0E and the function of generating the correction signals W1L to W3L and W1E to W3E.

また、回路25は、ニューラルネットワークを有していてもよい。例えば、膨大な画像を教師データとして学習したディープニューラルネットワークを用いることで、精度の高い補正信号Wを生成することができる。 The circuit 25 may also have a neural network. For example, the correction signal W with high accuracy can be generated by using a deep neural network in which a large number of images are learned as teacher data.

これまで、メモリ回路を有する画素におけるアップコンバート動作を主として説明したが、当該画素では、トランジスタの特性ばらつきを補正する動作を行うこともできる。EL素子を用いた画素では、EL素子に電流を供給する駆動トランジスタのしきい値電圧のばらつきが表示品位に与える影響が大きい。メモリ回路MEMEに駆動トランジスタのしきい値電圧を補正する信号を保持させ、画像信号に付加することで表示品位を向上させることができる。 Up to this point, the upconversion operation in a pixel having a memory circuit has been mainly described. However, in the pixel, an operation of correcting variation in characteristics of transistors can also be performed. In a pixel using an EL element, variation in threshold voltage of a drive transistor for supplying current to the EL element has a great influence on display quality. Display quality can be improved by holding a signal for correcting the threshold voltage of the drive transistor in the memory circuit MEME and adding the signal to the image signal.

図9(A)は、上記駆動トランジスタに相当するトランジスタ108Eのしきい値電圧(Vth)を補正する動作を行うことができる第2の画素18の構成を示す図である。図9(A)では、図1に示す第2の画素18にトランジスタ111Eおよび配線130Eを付加した構成を有する。なお、当該構成の画素回路を用いて前述したアップコンバートの動作を行ってもよい。また、しきい値電圧補正とアップコンバートの両方の動作を行ってもよい。 FIG. 9A is a diagram showing a configuration of the second pixel 18 capable of performing an operation of correcting the threshold voltage (V th ) of the transistor 108E corresponding to the drive transistor. In FIG. 9A, the transistor 111E and the wiring 130E are added to the second pixel 18 illustrated in FIG. Note that the above-described up-conversion operation may be performed using the pixel circuit having the above configuration. Also, both threshold voltage correction and up conversion may be performed.

トランジスタ111Eのソースまたはドレインの一方は、トランジスタ108Eのソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ111Eのソースまたはドレインの他方は、配線130Eと電気的に接続される。トランジスタ111Eのゲートは、配線123Eと電気的に接続される。 One of the source and the drain of the transistor 111E is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 108E. The other of the source and the drain of the transistor 111E is electrically connected to the wiring 130E. The gate of the transistor 111E is electrically connected to the wiring 123E.

配線130Eは、トランジスタ108Eの電気特性を外部機器で取得するためのモニタ線としての機能を有する。また、配線130Eからトランジスタ111Eを介して容量素子109Eの一方の電極に特定の電位を供給することにより、画像信号の書き込みを安定化させることもできる。 The wiring 130E functions as a monitor line for obtaining the electrical characteristics of the transistor 108E with an external device. In addition, the writing of the image signal can be stabilized by supplying a specific potential to the one electrode of the capacitor 109E from the wiring 130E through the transistor 111E.

当該構成では、初期動作として外部補正の動作を行うが、生成された補正信号はメモリ回路MEMEに格納される。したがって、メモリ回路MEMEに補正信号が保持された後は、内部補正のように動作する。 In this configuration, an external correction operation is performed as an initial operation, but the generated correction signal is stored in the memory circuit MEME. Therefore, after the correction signal is held in the memory circuit MEME, it operates like an internal correction.

上記回路を用いたしきい値電圧補正を行う場合は、図9(B)に示すブロック図の構成を用いることができる。図9(B)では、図8に示す構成にカラムドライバ26および回路27を付加した構成となっている。カラムドライバ26は配線130Eと電気的に接続され、その出力値を回路27に入力することができる。 When threshold voltage correction is performed using the above circuit, the configuration of the block diagram shown in FIG. 9B can be used. In FIG. 9B, a column driver 26 and a circuit 27 are added to the configuration shown in FIG. The column driver 26 is electrically connected to the wiring 130E, and the output value thereof can be input to the circuit 27.

まず、トランジスタ101E、106Eを導通し、ノードNBにトランジスタ108Eが導通する標準電位を書き込む。トランジスタ108Eが出力する電流は、トランジスタ111Eを介して回路27に取り込まれる。当該動作を全ての画素に対して行い、ゲートに標準電位を印加したときのトランジスタ112が出力する電流値を取得する。 First, the transistors 101E and 106E are turned on, and the standard potential at which the transistor 108E is turned on is written to the node NB. The current output from the transistor 108E is taken into the circuit 27 via the transistor 111E. The operation is performed on all the pixels, and a current value output from the transistor 112 when a standard potential is applied to the gate is obtained.

回路27では電流値を読み取って解析し、最も電流値が高いトランジスタを基準として各画素に格納する補正信号WVthを生成する。当該補正信号WVthは、回路25に入力され、回路25で生成される他の補正信号に付加される。例えば、回路25からはしきい値電圧の補正信号を含むW1E’乃至W3E’がカラムドライバ24に出力され、各画素のメモリ回路MEMEに格納される。なお、回路27は電流値を読み取る機能を有し、補正信号WVthを生成する機能は他の回路が有していてもよい。 The circuit 27 reads and analyzes the current value, and generates a correction signal W Vth stored in each pixel with reference to the transistor with the highest current value. The correction signal W Vth is input to the circuit 25 and added to another correction signal generated by the circuit 25. For example, the circuit 25 outputs W1E 'to W3E' including the correction signal of the threshold voltage to the column driver 24, and is stored in the memory circuit MEME of each pixel. Note that the circuit 27 has a function of reading a current value, and the other circuit may have a function of generating the correction signal W Vth .

以降は、アップコンバート動作と同じように画像信号に補正信号を付加した表示動作を行う。なお、トランジスタのしきい値電圧は、長期に亘って大きく変動することはあるが、短期間における変動は極めて少ない。したがって、しきい値電圧の補正動作のみを行う場合、補正信号の生成およびメモリ回路MEMへの格納動作は、フレームごとなどに行う必要はなく、電源投入時や終了時などに行えばよい。または、表示装置の動作時間を記録し、日、週、月、年などを単位とした一定期間ごとに行ってもよい。 After that, the display operation in which the correction signal is added to the image signal is performed as in the up conversion operation. Although the threshold voltage of the transistor may largely fluctuate over a long period, the fluctuation in a short period is extremely small. Therefore, when only the threshold voltage correction operation is performed, the generation of the correction signal and the storage operation to the memory circuit MEM do not need to be performed for each frame or the like, and may be performed at the time of power on or end. Alternatively, the operation time of the display device may be recorded, and the operation may be performed at regular intervals of day, week, month, year, and the like.

本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments and the like.

(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置、および表示装置の駆動方法について説明する。
Second Embodiment
In this embodiment, the display device of one embodiment of the present invention and a driving method of the display device will be described.

本発明の一態様の表示装置は、ハイブリッドディスプレイである。ハイブリッドディスプレイは、ハイブリッド表示を行うことができる。 The display device of one embodiment of the present invention is a hybrid display. A hybrid display can provide a hybrid display.

ハイブリッド表示とは、1つのパネルにおいて、反射光と、自発光とを併用して、色調または光強度を互いに補完して、文字または画像を表示する方法である。または、ハイブリッド表示とは、同一画素または同一副画素において複数の表示素子から、それぞれの光を用いて、文字および/または画像を表示する方法である。ただし、ハイブリッド表示を行っているハイブリッドディスプレイを局所的にみると、複数の表示素子のいずれか一を用いて表示される画素または副画素と、複数の表示素子の二以上を用いて表示される画素または副画素と、を有する場合がある。 The hybrid display is a method of displaying characters or an image by complementing each other with color tone or light intensity by using reflected light and self-emission together in one panel. Alternatively, the hybrid display is a method of displaying characters and / or images by using respective lights from a plurality of display elements in the same pixel or the same sub-pixel. However, when a hybrid display performing hybrid display is viewed locally, it is displayed using a pixel or a sub-pixel displayed using any one of a plurality of display elements and two or more of a plurality of display elements And may have pixels or sub-pixels.

なお、本明細書等において、上記構成のいずれか1つまたは複数の表現を満たすものを、ハイブリッド表示という。 In the present specification and the like, a device that satisfies any one or more of the above configurations is referred to as a hybrid display.

また、ハイブリッドディスプレイは、同一画素または同一副画素に複数の表示素子を有する。なお、複数の表示素子としては、例えば、光を反射する反射型素子と、光を射出する自発光素子とが挙げられる。なお、反射型素子と、自発光素子とは、それぞれ独立に制御することができる。ハイブリッドディスプレイは、表示部において、反射光、及び自発光のいずれか一方または双方を用いて、文字および/または画像を表示する機能を有する。 In addition, the hybrid display has a plurality of display elements in the same pixel or the same sub-pixel. In addition, as a some display element, the reflection type element which reflects light, and the self-light-emitting element which inject | emits light are mentioned, for example. Note that the reflective element and the self light emitting element can be controlled independently. The hybrid display has a function of displaying characters and / or images in the display unit using reflected light and / or self-emission.

本発明の一態様の表示装置は、可視光を反射する第1の表示素子が設けられた画素を有することができる。または、可視光を発する第2の表示素子が設けられた画素を有することができる。または、第1の表示素子および第2の表示素子が設けられた画素を有することができる。 The display device of one embodiment of the present invention can include a pixel provided with a first display element which reflects visible light. Alternatively, it can include a pixel provided with a second display element which emits visible light. Alternatively, it can have a pixel provided with a first display element and a second display element.

本実施の形態では、可視光を反射する第1の表示素子と、可視光を発する第2の表示素子とを有する表示装置について説明する。 In this embodiment mode, a display device including a first display element which reflects visible light and a second display element which emits visible light will be described.

表示装置は、第1の表示素子が反射する第1の光と、第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方、または両方により、画像を表示する機能を有する。または、表示装置は、第1の表示素子が反射する第1の光の光量と、第2の表示素子が発する第2の光の光量と、をそれぞれ制御することにより、階調を表現する機能を有する。 The display device has a function of displaying an image by one or both of the first light reflected by the first display element and the second light emitted by the second display element. Alternatively, the display device has a function of expressing gradation by controlling the light amount of the first light reflected by the first display element and the light amount of the second light emitted by the second display element. Have.

また、表示装置は、第1の表示素子の反射光の光量を制御することにより階調を表現する第1の画素と、第2の表示素子からの発光の光量を制御することにより階調を表現する第2の画素を有する構成とすることが好ましい。第1の画素および第2の画素は、例えばそれぞれマトリクス状に複数配置され、表示部を構成する。 In addition, the display device controls the gray level by controlling the amount of light emitted from the second pixel and the first pixel that expresses the gray level by controlling the amount of light reflected by the first display element. It is preferable to have a configuration having a second pixel to be expressed. For example, a plurality of first pixels and second pixels are arranged in a matrix, respectively, to constitute a display portion.

また、第1の画素と第2の画素は、同数且つ同ピッチで、表示領域内に配置されていることが好ましい。このとき、隣接する第1の画素と第2の画素を合わせて、画素ユニットと呼ぶことができる。これにより、後述するように複数の第1の画素のみで表示された画像と、複数の第2の画素のみで表示された画像、ならびに複数の第1の画素および複数の第2の画素の両方で表示された画像のそれぞれは、同じ表示領域に表示することができる。 In addition, it is preferable that the first pixel and the second pixel be arranged in the display area with the same number and the same pitch. At this time, the adjacent first and second pixels can be collectively referred to as a pixel unit. Thus, as described later, both an image displayed with only a plurality of first pixels, an image displayed with only a plurality of second pixels, and both a plurality of first pixels and a plurality of second pixels Each of the images displayed in can be displayed in the same display area.

第1の画素が有する第1の表示素子には、外光を反射して表示する素子を用いることができる。このような素子は、光源を持たないため、表示の際の消費電力を極めて小さくすることが可能となる。 For the first display element included in the first pixel, an element which reflects ambient light to be displayed can be used. Such an element does not have a light source, which makes it possible to extremely reduce the power consumption at the time of display.

第1の表示素子には、代表的には反射型の液晶素子を用いることができる。または、第1の表示素子として、シャッター方式のMEMS(Micro Electro Mechanical System)素子、光干渉方式のMEMS素子の他、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式、電子粉流体(登録商標)方式等を適用した素子などを用いることができる。 A reflective liquid crystal element can be typically used for the first display element. Alternatively, as a first display element, a shutter type MEMS (Micro Electro Mechanical System) element, an optical interference type MEMS element, a microcapsule type, an electrophoresis type, an electrowetting type, an electronic powder fluid (registered trademark) An element or the like to which a method or the like is applied can be used.

第2の画素が有する第2の表示素子は光源を有し、その光源からの光を利用して表示する素子を用いることができる。特に、電界を印加することにより発光性の物質から発光を取り出すことのできる、電界発光素子を用いることが好ましい。このような画素が射出する光は、その輝度や色度が外光に左右されることがないため、色再現性が高く(色域が広く)、且つコントラストの高い、つまり鮮やかな表示を行うことができる。 The second display element included in the second pixel includes a light source, and an element which performs display using light from the light source can be used. In particular, it is preferable to use an electroluminescent element which can extract light emission from a light-emitting substance by applying an electric field. The light emitted from such a pixel has high color reproducibility (wide color gamut) and high contrast, that is, vivid display since the luminance and chromaticity thereof are not influenced by external light. be able to.

第2の表示素子には、例えばOLED(Organic Light Emitting Diode)、LED(Light Emitting Diode)、QLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)、半導体レーザなどの自発光性の発光素子を用いることができる。または、第2の画素が有する表示素子として、光源であるバックライトと、バックライトからの光の透過光の光量を制御する透過型の液晶素子とを組み合わせたものを用いてもよい。 For the second display element, for example, a self-luminous light emitting element such as an organic light emitting diode (OLED), a light emitting diode (LED), a quantum-dot light emitting diode (QLED), or a semiconductor laser can be used. Alternatively, as a display element included in the second pixel, a combination of a backlight which is a light source and a transmissive liquid crystal element which controls the light amount of the transmitted light of the light from the backlight may be used.

第1の画素は、例えば白色(W)を呈する副画素、または例えば赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色の光をそれぞれ呈する副画素を有する構成とすることができる。また、第2の画素も同様に、例えば白色(W)を呈する副画素、または例えば赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色の光をそれぞれ呈する副画素を有する構成とすることができる。なお、第1の画素および第2の画素がそれぞれ有する副画素は、4色以上であってもよい。副画素の種類が多いほど、消費電力を低減することが可能で、また色再現性を高めることができる。 The first pixel may be configured to have, for example, a sub-pixel exhibiting white (W), or a sub-pixel presenting three-color light of, for example, red (R), green (G) and blue (B). . Similarly, the second pixel also has a sub-pixel that exhibits white (W), for example, or a sub-pixel that exhibits light of three colors, for example, red (R), green (G), and blue (B). can do. Note that the subpixels of the first pixel and the second pixel may have four or more colors. As the number of types of sub-pixels is increased, power consumption can be reduced and color reproducibility can be improved.

本発明の一態様は、第1の画素で画像を表示する第1のモード、第2の画素で画像を表示する第2のモード、および第1の画素および第2の画素で画像を表示する第3のモードを切り替えることができる。また、実施の形態1で示したように、第1の画素および第2の画素のそれぞれに異なる画像信号を入力し、合成画像を表示することもできる。 One embodiment of the present invention displays a first mode in which an image is displayed by a first pixel, a second mode in which an image is displayed by a second pixel, and an image in first and second pixels. The third mode can be switched. Further, as described in Embodiment 1, different image signals can be input to each of the first pixel and the second pixel to display a composite image.

第1のモードは、第1の表示素子による反射光を用いて画像を表示するモードである。第1のモードは光源が不要であるため、極めて低消費電力な駆動モードである。例えば、外光の照度が十分高く、且つ外光が白色光またはその近傍の光である場合に有効である。第1のモードは、例えば本や書類などの文字情報を表示することに適した表示モードである。また、反射光を用いるため、目に優しい表示を行うことができ、目が疲れにくいという効果を奏する。 The first mode is a mode in which an image is displayed using light reflected by the first display element. The first mode is an extremely low power consumption drive mode because no light source is required. For example, it is effective when the illuminance of outside light is sufficiently high and the outside light is white light or light in the vicinity thereof. The first mode is a display mode suitable for displaying, for example, character information such as a book or a document. In addition, since the reflected light is used, the display can be gentle on the eyes, and the eyes are less tired.

第2のモードでは、第2の表示素子による発光を利用して画像を表示するモードである。そのため、外光の照度や色度によらず、極めて鮮やかな(コントラストが高く、且つ色再現性の高い)表示を行うことができる。例えば、夜間や暗い室内など、外光の照度が極めて小さい場合などに有効である。また外光が暗い場合、明るい表示を行うと使用者が眩しく感じてしまう場合がある。これを防ぐために、第2のモードでは輝度を抑えた表示を行うことが好ましい。またこれにより、眩しさを抑えることに加え、消費電力も低減することができる。第2のモードは、鮮やかな画像や滑らかな動画などを表示することに適したモードである。 The second mode is a mode in which an image is displayed using light emission by the second display element. Therefore, an extremely vivid display (high contrast and high color reproducibility) can be performed regardless of the illuminance and the chromaticity of the external light. For example, it is effective when the illuminance of external light is extremely low, such as at night or in a dark room. When the ambient light is dark, the user may feel dazzling if a bright display is performed. In order to prevent this, it is preferable to perform display with reduced luminance in the second mode. Moreover, in addition to suppressing glare, power consumption can also be reduced. The second mode is a mode suitable for displaying a bright image, a smooth moving image, and the like.

第3のモードでは、第1の表示素子による反射光と、第2の表示素子による発光の両方を利用して表示を行うモードである。具体的には、第1の画素が呈する光と、第1の画素と隣接する第2の画素が呈する光を混色させることにより、1つの色を表現するように駆動する。第1のモードよりも鮮やかな表示をしつつ、第2のモードよりも消費電力を抑えることができる。例えば、室内照明下や、朝方や夕方の時間帯など、外光の照度が比較的低い場合や、外光の色度が白色ではない場合などに有効である。 The third mode is a mode in which display is performed using both the reflected light by the first display element and light emission by the second display element. Specifically, driving is performed so as to express one color by mixing the light exhibited by the first pixel and the light exhibited by the second pixel adjacent to the first pixel. It is possible to reduce power consumption more than the second mode while displaying brighter than the first mode. For example, it is effective in the case where the illuminance of outside light is relatively low, such as under indoor lighting, or in the morning or the evening, or when the chromaticity of the outside light is not white.

以下では、本発明の一態様のより具体的な例について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, more specific examples of one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

[表示装置の構成例] [Configuration Example of Display Device]

図10は、本発明の一態様の表示装置が有する画素アレイ40を説明する図である。画素アレイ40は、マトリクス状に配置された複数の画素ユニット45を有する。画素ユニット45は、画素46と、画素47を有する。 FIG. 10 is a diagram illustrating the pixel array 40 included in the display device of one embodiment of the present invention. The pixel array 40 has a plurality of pixel units 45 arranged in a matrix. The pixel unit 45 includes a pixel 46 and a pixel 47.

図10では、画素46および画素47が、それぞれ赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色に対応する表示素子を有する場合の例を示している。 FIG. 10 shows an example in which the pixel 46 and the pixel 47 have display elements corresponding to three colors of red (R), green (G), and blue (B), respectively.

画素46は、赤色(R)に対応する表示素子46R、緑色(G)に対応する表示素子46G、青色(B)に対応する表示素子46Bを有する。表示素子46R、46G、46Bはそれぞれ、光源の光を利用した第2の表示素子である。 The pixel 46 includes a display element 46R corresponding to red (R), a display element 46G corresponding to green (G), and a display element 46B corresponding to blue (B). Each of the display elements 46R, 46G, and 46B is a second display element using light of a light source.

画素47は、赤色(R)に対応する表示素子47R、緑色(G)に対応する表示素子47G、青色(B)に対応する表示素子47Bを有する。表示素子47R、47G、47Bはそれぞれ、外光の反射を利用した第1の表示素子である。 The pixel 47 includes a display element 47R corresponding to red (R), a display element 47G corresponding to green (G), and a display element 47B corresponding to blue (B). Each of the display elements 47R, 47G, and 47B is a first display element using reflection of external light.

以上が表示装置の構成例についての説明である。 The above is the description of the configuration example of the display device.

[画素ユニットの構成例]
続いて、図11(A)、(B)、(C)を用いて画素ユニット45について説明する。図11(A)、(B)、(C)は、画素ユニット45の構成例を示す模式図である。
[Configuration example of pixel unit]
Subsequently, the pixel unit 45 will be described using FIGS. 11 (A), (B), and (C). FIGS. 11A, 11 B, and 11 C are schematic views showing an example of the configuration of the pixel unit 45.

画素46は、表示素子46R、表示素子46G、表示素子46Bを有する。表示素子46Rは、光源を有し、画素46に入力される第2の階調値に含まれる赤色に対応する階調値に応じた輝度の赤色の光R2を、表示面側に射出する。表示素子46G、表示素子46Bも同様に、それぞれ緑色の光G2または青色の光B2を、表示面側に射出する。 The pixel 46 includes a display element 46R, a display element 46G, and a display element 46B. The display element 46R has a light source, and emits red light R2 of luminance according to the gradation value corresponding to red contained in the second gradation value input to the pixel 46 to the display surface side. Similarly, the display element 46G and the display element 46B respectively emit green light G2 or blue light B2 to the display surface side.

画素47は、表示素子47R、表示素子47G、表示素子47Bを有する。表示素子47Rは、外光を反射し、画素47に入力される第1の階調値に含まれる赤色に対応する階調値に応じた輝度の赤色の光R1を、表示面側に射出する。表示素子47G、表示素子47Bも同様に、それぞれ緑色の光G1または青色の光B1を、表示面側に射出する。 The pixel 47 includes a display element 47R, a display element 47G, and a display element 47B. The display element 47R reflects external light, and emits red light R1 of luminance according to the gradation value corresponding to red contained in the first gradation value input to the pixel 47 to the display surface side . Similarly, the display element 47G and the display element 47B respectively emit green light G1 or blue light B1 to the display surface side.

〔第1のモード〕
図11(A)は、外光を反射する表示素子47R、表示素子47G、表示素子47Bを駆動して画像を表示する動作モードの例を示している。図11(A)に示すように、画素ユニット45は、例えば外光の照度が十分に高い場合などでは、画素46を駆動させずに、画素47からの光(光R1、光G1、および光B1)のみを混色させることにより、所定の色の光55を表示面側に射出することもできる。これにより、極めて低消費電力な駆動を行うことができる。
[First mode]
FIG. 11A illustrates an example of an operation mode in which an image is displayed by driving the display element 47R that reflects external light, the display element 47G, and the display element 47B. As shown in FIG. 11A, the pixel unit 45 does not drive the pixel 46, for example, when the illuminance of the external light is sufficiently high, and the light from the pixel 47 (light R1, light G1, and light By mixing only B1), light 55 of a predetermined color can also be emitted to the display surface side. Thus, driving with extremely low power consumption can be performed.

〔第2のモード〕
図11(B)は、表示素子46R、表示素子46G、表示素子46Bを駆動して画像を表示する動作モードの例を示している。図11(B)に示すように、画素ユニット45は、例えば外光の照度が極めて小さい場合などでは、画素47を駆動させずに、画素46からの光(光R2、光G2、および光B2)のみを混色させることにより、所定の色の光55を表示面側に射出することもできる。これにより鮮やかな表示を行うことができる。また外光の照度が小さい場合に輝度を低くすることで、使用者が感じる眩しさを抑えると共に消費電力を低減できる。
[Second mode]
FIG. 11B illustrates an example of an operation mode in which an image is displayed by driving the display element 46R, the display element 46G, and the display element 46B. As shown in FIG. 11B, the pixel unit 45 does not drive the pixel 47, for example, when the illuminance of external light is extremely low, and so on, the light from the pixel 46 (light R2, light G2, and light B2 The light 55 of a predetermined color can also be emitted to the display surface side by mixing only the colors. This makes it possible to display vividly. In addition, by reducing the luminance when the illuminance of external light is low, it is possible to suppress glare that the user feels and to reduce power consumption.

〔第3のモード〕
図11(C)は、外光を反射する表示素子47R、表示素子47G、表示素子47Bと、光を発する表示素子46R、表示素子46G、表示素子46Bの両方を駆動して画像を表示する動作モードの例を示している。図11(C)に示すように、画素ユニット45は、光R1、光G1、光B1、光R2、光G2、および光B2の6つの光を混色させることにより、所定の色の光55を表示面側に射出することができる。
[Third mode]
FIG. 11C shows an operation of displaying an image by driving both the display element 47R that reflects external light, the display element 47G, the display element 47B, the display element 46R that emits light, the display element 46G, and the display element 46B. An example of the mode is shown. As shown in FIG. 11C, the pixel unit 45 mixes six colors of light R1, light G1, light B1, light R2, light G2 and light B2 to form light 55 of a predetermined color. It can be ejected on the display surface side.

以上が画素ユニット45の構成例についての説明である。 The above is the description of the configuration example of the pixel unit 45.

本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments and the like.

(実施の形態3)
以下では、本発明の一態様である表示パネルの例について説明する。以下で例示する表示パネルは、反射型の液晶素子と、EL素子の両方を有し、透過モードと反射モードの両方の表示を行うことのできる、表示パネルである。
Third Embodiment
Hereinafter, an example of a display panel which is one embodiment of the present invention will be described. The display panel exemplified below is a display panel that has both a reflective liquid crystal element and an EL element and can perform display in both transmissive mode and reflective mode.

[画素の構成例]
図12(A)は、画素410が有する導電層311bの構成例である。導電層311bは、画素410における液晶素子の反射電極として機能する。また導電層311bには、開口451が設けられている。
[Example of pixel configuration]
FIG. 12A illustrates a configuration example of the conductive layer 311 b included in the pixel 410. The conductive layer 311 b functions as a reflective electrode of the liquid crystal element in the pixel 410. Further, an opening 451 is provided in the conductive layer 311 b.

図12(A)には、導電層311bと重なる領域に位置するEL素子360を破線で示している。EL素子360は、導電層311bが有する開口451と重ねて配置されている。これにより、EL素子360が発する光は、開口451を介して表示面側に射出される。 In FIG. 12A, an EL element 360 located in a region overlapping with the conductive layer 311 b is indicated by a broken line. The EL element 360 is disposed so as to overlap with the opening 451 included in the conductive layer 311 b. Thus, the light emitted from the EL element 360 is emitted to the display surface side through the opening 451.

図12(A)では、方向Rに隣接する画素410が異なる色に対応する画素である。このとき、図12(A)に示すように、方向Rに隣接する2つの画素において、開口451が一列に配列されないように、導電層311bの異なる位置に設けられていることが好ましい。これにより、2つのEL素子360を離すことが可能で、EL素子360が発する光が隣接する画素410が有する着色層に入射してしまう現象(クロストークともいう)を抑制することができる。また、隣接する2つのEL素子360を離して配置することができるため、EL素子360のEL層をシャドウマスク等により作り分ける場合であっても、高い精細度の表示装置を実現できる。 In FIG. 12A, the pixel 410 adjacent in the direction R is a pixel corresponding to a different color. At this time, as shown in FIG. 12A, in two pixels adjacent in the direction R, the openings 451 are preferably provided at different positions of the conductive layer 311 b so as not to be arranged in a line. Accordingly, the two EL elements 360 can be separated, and a phenomenon (also referred to as crosstalk) in which light emitted from the EL elements 360 is incident on the colored layer of the adjacent pixel 410 can be suppressed. In addition, since two adjacent EL elements 360 can be arranged separately, a display device with high definition can be realized even when the EL layer of the EL element 360 is separately formed using a shadow mask or the like.

また、図12(B)に示すような配列としてもよい。 Alternatively, the arrangement may be as shown in FIG.

非開口部の総面積に対する開口451の総面積の比の値が大きすぎると、液晶素子を用いた表示が暗くなってしまう。また、非開口部の総面積に対する開口451の総面積の比の値が小さすぎると、EL素子360を用いた表示が暗くなってしまう。 If the ratio of the total area of the openings 451 to the total area of the non-openings is too large, the display using the liquid crystal element will be dark. If the ratio of the total area of the openings 451 to the total area of the non-openings is too small, the display using the EL element 360 will be dark.

また、反射電極として機能する導電層311bに設ける開口451の面積が小さすぎると、EL素子360が射出する光から取り出せる光の効率が低下してしまう。 In addition, when the area of the opening 451 provided in the conductive layer 311 b functioning as a reflective electrode is too small, the efficiency of light which can be extracted from the light emitted from the EL element 360 is reduced.

開口451の形状は、例えば多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状とすることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状としてもよい。また、開口451を隣接する画素に寄せて配置してもよい。好ましくは、開口451を同じ色を表示する他の画素に寄せて配置する。これにより、クロストークを抑制できる。 The shape of the opening 451 may be, for example, a polygon, a square, an oval, a circle, a cross, or the like. In addition, it may be in the shape of an elongated streak, a slit, or a checkered pattern. Alternatively, the openings 451 may be arranged close to adjacent pixels. Preferably, the openings 451 are arranged close to other pixels displaying the same color. This can suppress crosstalk.

[表示パネルの構成例]
図13は、本発明の一態様の表示パネル300の斜視概略図である。表示パネル300は、基板351と基板361とが貼り合わされた構成を有する。図13では、基板361を破線で明示している。
[Display panel configuration example]
FIG. 13 is a schematic perspective view of a display panel 300 according to one embodiment of the present invention. The display panel 300 has a configuration in which a substrate 351 and a substrate 361 are bonded to each other. In FIG. 13, the substrate 361 is clearly indicated by a broken line.

表示パネル300は、表示部362、回路364、配線365等を有する。基板351には、例えば回路364、配線365、および画素電極として機能する導電層311b等が設けられる。また図13では基板351上にIC373とFPC372が実装されている例を示している。そのため、図13に示す構成は、表示パネル300とFPC372およびIC373を有する表示モジュールと言うこともできる。 The display panel 300 includes a display portion 362, a circuit 364, a wiring 365, and the like. The substrate 351 is provided with, for example, a circuit 364, a wiring 365, a conductive layer 311 b functioning as a pixel electrode, and the like. Further, FIG. 13 shows an example in which the IC 373 and the FPC 372 are mounted on the substrate 351. Therefore, the structure illustrated in FIG. 13 can also be referred to as a display module including the display panel 300, the FPC 372, and the IC 373.

回路364は、例えば走査線駆動回路(ロードライバ)として機能する回路を用いることができる。 The circuit 364 can use, for example, a circuit functioning as a scan line driver circuit (row driver).

配線365は、表示部や回路364に信号や電力を供給する機能を有する。当該信号や電力は、FPC372を介して外部、またはIC373から配線365に入力される。 The wiring 365 has a function of supplying a signal or power to the display portion or the circuit 364. The signal and the power are input to the wiring 365 from the outside or the IC 373 through the FPC 372.

また、図13では、COG(Chip On Glass)方式等により、基板351にIC373が設けられている例を示している。IC373は、例えば走査線駆動回路、または信号線駆動回路などとしての機能を有するICを適用できる。なお表示パネル300が走査線駆動回路および信号線駆動回路(カラムドライバ)として機能する回路を備える場合や、走査線駆動回路や信号線駆動回路として機能する回路を外部に設け、FPC372を介して表示パネル300を駆動するための信号を入力する場合などでは、IC373を設けない構成としてもよい。また、IC373を、COF(Chip On Film)方式等により、FPC372に実装してもよい。 Further, FIG. 13 illustrates an example in which the IC 373 is provided on the substrate 351 by a COG (Chip On Glass) method or the like. As the IC 373, for example, an IC having a function as a scan line driver circuit or a signal line driver circuit can be applied. Note that in the case where the display panel 300 includes a circuit functioning as a scan line driver circuit and a signal line driver circuit (column driver), a circuit functioning as a scan line driver circuit or a signal line driver circuit is provided outside, and display is performed through the FPC 372 In the case where a signal for driving the panel 300 is input or the like, the IC 373 may not be provided. Alternatively, the IC 373 may be mounted on the FPC 372 by a COF (Chip On Film) method or the like.

図13には、表示部362の一部の拡大図を示している。表示部362には、複数の表示素子が有する導電層311bがマトリクス状に配置されている。導電層311bは、可視光を反射する機能を有し、後述する液晶素子340の反射電極として機能する。 FIG. 13 shows an enlarged view of a part of the display unit 362. In the display portion 362, conductive layers 311b included in a plurality of display elements are arranged in matrix. The conductive layer 311 b has a function of reflecting visible light, and functions as a reflective electrode of a liquid crystal element 340 described later.

また、図13に示すように、導電層311bは開口を有する。さらに導電層311bよりも基板351側に、EL素子360を有する。EL素子360からの光は、導電層311bの開口を介して基板361側に射出される。 Further, as shown in FIG. 13, the conductive layer 311 b has an opening. Further, an EL element 360 is provided closer to the substrate 351 than the conductive layer 311 b. Light from the EL element 360 is emitted to the substrate 361 side through the opening of the conductive layer 311 b.

また、基板361上には入力装置366を設けることができる。例えば、シート状の静電容量方式のタッチセンサを表示部362に重ねて設ける構成とすればよい。または、基板361と基板351との間にタッチセンサを設けてもよい。基板361と基板351との間にタッチセンサを設ける場合は、静電容量方式のタッチセンサのほか、光電変換素子を用いた光学式のタッチセンサを適用してもよい。 In addition, an input device 366 can be provided over the substrate 361. For example, a sheet-like capacitive touch sensor may be provided over the display portion 362. Alternatively, a touch sensor may be provided between the substrate 361 and the substrate 351. In the case where a touch sensor is provided between the substrate 361 and the substrate 351, an optical touch sensor using a photoelectric conversion element may be applied in addition to a capacitive touch sensor.

[断面構成例]
図14に、図13で例示した表示パネルの、FPC372を含む領域の一部、回路364を含む領域の一部、表示部362を含む領域の一部および入力装置366をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
[Example of section configuration]
14 is a cross section of the display panel illustrated in FIG. 13 when part of the region including the FPC 372, part of the region including the circuit 364, part of the region including the display portion 362, and the input device 366 are cut. An example is shown.

表示パネルは、基板351と基板361の間に、絶縁層220を有する。また基板351と絶縁層220の間に、EL素子360、トランジスタ201、トランジスタ205、トランジスタ206、着色層134等を有する。また絶縁層220と基板361の間に、液晶素子340、着色層131等を有する。また基板361と絶縁層220は接着層141を介して接着され、基板351と絶縁層220は接着層142を介して接着されている。 The display panel includes an insulating layer 220 between the substrate 351 and the substrate 361. Further, an EL element 360, a transistor 201, a transistor 205, a transistor 206, a coloring layer 134, and the like are provided between the substrate 351 and the insulating layer 220. In addition, a liquid crystal element 340, a coloring layer 131, and the like are provided between the insulating layer 220 and the substrate 361. The substrate 361 and the insulating layer 220 are bonded to each other through the adhesive layer 141, and the substrate 351 and the insulating layer 220 are bonded to each other through the adhesive layer 142.

トランジスタ206は、液晶素子340と電気的に接続し、トランジスタ205は、EL素子360と電気的に接続する。トランジスタ205とトランジスタ206は、いずれも絶縁層220の基板351側の面上に形成されているため、これらを同一の工程を用いて作製することができる。 The transistor 206 is electrically connected to the liquid crystal element 340, and the transistor 205 is electrically connected to the EL element 360. Since both the transistor 205 and the transistor 206 are formed on the surface of the insulating layer 220 on the substrate 351 side, these can be manufactured using the same process.

基板361には、着色層131、遮光層132、絶縁層121、および液晶素子340の共通電極として機能する導電層313、配向膜133b、絶縁層117等が設けられている。絶縁層117は、液晶素子340のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能する。 The substrate 361 is provided with a coloring layer 131, a light shielding layer 132, an insulating layer 121, a conductive layer 313 functioning as a common electrode of the liquid crystal element 340, an alignment film 133b, an insulating layer 117, and the like. The insulating layer 117 functions as a spacer for holding the cell gap of the liquid crystal element 340.

絶縁層220の基板351側には、絶縁層211、絶縁層212、絶縁層213、絶縁層214、絶縁層215等の絶縁層が設けられている。絶縁層211は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層212、絶縁層213、および絶縁層214は、各トランジスタを覆って設けられている。また絶縁層214を覆って絶縁層215が設けられている。絶縁層214および絶縁層215は、平坦化層としての機能を有する。なお、ここではトランジスタ等を覆う絶縁層として、絶縁層212、絶縁層213、絶縁層214の3層を有する場合について示しているが、これに限られず4層以上であってもよいし、単層、または2層であってもよい。また平坦化層として機能する絶縁層214は、不要であれば設けなくてもよい。 On the substrate 351 side of the insulating layer 220, insulating layers such as the insulating layer 211, the insulating layer 212, the insulating layer 213, the insulating layer 214, the insulating layer 215, and the like are provided. A part of the insulating layer 211 functions as a gate insulating layer of each transistor. The insulating layer 212, the insulating layer 213, and the insulating layer 214 are provided to cover the transistors. In addition, an insulating layer 215 is provided to cover the insulating layer 214. The insulating layer 214 and the insulating layer 215 have a function as a planarization layer. Note that although the case where three layers of the insulating layer 212, the insulating layer 213, and the insulating layer 214 are provided as an insulating layer covering a transistor and the like is shown here, the present invention is not limited to this. It may be a layer or two layers. Further, the insulating layer 214 which functions as a planarization layer may not be provided if unnecessary.

また、トランジスタ201、トランジスタ205、およびトランジスタ206は、一部がゲートとして機能する導電層221、一部がソースまたはドレインとして機能する導電層222、半導体層231を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。 The transistor 201, the transistor 205, and the transistor 206 each have a conductive layer 221 whose portion functions as a gate, a conductive layer 222 whose portion functions as a source or drain, and a semiconductor layer 231. Here, the same hatching pattern is given to a plurality of layers obtained by processing the same conductive film.

液晶素子340は反射型の液晶素子である。液晶素子340は、導電層311a、液晶312、導電層313が積層された積層構造を有する。また、導電層311aの基板351側に接して、可視光を反射する導電層311bが設けられている。導電層311bは開口251を有する。また、導電層311aおよび導電層313は可視光を透過する材料を含む。また、液晶312と導電層311aの間に配向膜133aが設けられ、液晶312と導電層313の間に配向膜133bが設けられている。また、基板361の外側の面には、偏光板130を有する。 The liquid crystal element 340 is a reflective liquid crystal element. The liquid crystal element 340 has a stacked structure in which the conductive layer 311 a, the liquid crystal 312, and the conductive layer 313 are stacked. In addition, a conductive layer 311 b that reflects visible light is provided in contact with the substrate 351 side of the conductive layer 311 a. The conductive layer 311 b has an opening 251. The conductive layer 311 a and the conductive layer 313 each include a material which transmits visible light. Further, an alignment film 133 a is provided between the liquid crystal 312 and the conductive layer 311 a, and an alignment film 133 b is provided between the liquid crystal 312 and the conductive layer 313. In addition, on the outer surface of the substrate 361, a polarizing plate 130 is provided.

液晶素子340において、導電層311bは可視光を反射する機能を有し、導電層313は可視光を透過する機能を有する。基板361側から入射した光は、偏光板130により偏光され、導電層313、液晶312を透過し、導電層311bで反射する。そして、液晶312および導電層313を再度透過して、偏光板130に達する。このとき、導電層311bと導電層313の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板130を介して射出される光の強度を制御することができる。また光は着色層131によって特定の波長領域以外の光が吸収されることにより、取り出される光は、例えば赤色を呈する光となる。 In the liquid crystal element 340, the conductive layer 311b has a function of reflecting visible light, and the conductive layer 313 has a function of transmitting visible light. The light incident from the substrate 361 side is polarized by the polarizing plate 130, passes through the conductive layer 313 and the liquid crystal 312, and is reflected by the conductive layer 311 b. Then, the light passes through the liquid crystal 312 and the conductive layer 313 again, and reaches the polarizing plate 130. At this time, alignment of liquid crystal can be controlled by a voltage applied between the conductive layer 311 b and the conductive layer 313, and optical modulation of light can be controlled. That is, the intensity of light emitted through the polarizing plate 130 can be controlled. Further, light is absorbed by the colored layer 131 by light outside the specific wavelength range, and thus the light to be extracted becomes light exhibiting, for example, red.

EL素子360は、ボトムエミッション型の発光素子である。EL素子360は、絶縁層220側から導電層191、EL層192、および導電層193bの順に積層された積層構造を有する。また導電層193bを覆って導電層193aが設けられている。導電層193bは可視光を反射する材料を含み、導電層191および導電層193aは可視光を透過する材料を含む。EL素子360が発する光は、着色層134、絶縁層220、開口251、導電層313等を介して、基板361側に射出される。 The EL element 360 is a bottom emission light emitting element. The EL element 360 has a stacked structure in which a conductive layer 191, an EL layer 192, and a conductive layer 193b are stacked in this order from the insulating layer 220 side. A conductive layer 193a is provided to cover the conductive layer 193b. The conductive layer 193 b includes a material that reflects visible light, and the conductive layer 191 and the conductive layer 193 a include a material that transmits visible light. Light emitted from the EL element 360 is emitted to the substrate 361 side through the coloring layer 134, the insulating layer 220, the opening 251, the conductive layer 313, and the like.

ここで、図14に示すように、開口251には可視光を透過する導電層311aが設けられていることが好ましい。これにより、開口251と重なる領域においてもそれ以外の領域と同様に液晶312が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。 Here, as shown in FIG. 14, the opening 251 is preferably provided with a conductive layer 311 a that transmits visible light. Accordingly, the liquid crystal 312 is also oriented in the area overlapping with the opening 251 in the same manner as in the other areas, so that the alignment failure of the liquid crystal occurs at the boundary between these areas, and unintended light leakage can be suppressed.

基板361の外側の面には、光拡散板129および偏光板130を配置する。偏光板130としては直線偏光板を用いてもよいが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と1/4波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制することができる。また、外光反射を抑制するために光拡散板を設けてもよい。また、偏光板の種類に応じて、液晶素子340に用いる液晶素子のセルギャップ、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストが実現されるようにすればよい。 The light diffusing plate 129 and the polarizing plate 130 are disposed on the outer surface of the substrate 361. A linear polarizer may be used as the polarizer 130, but a circular polarizer may also be used. As a circularly-polarizing plate, what laminated | stacked the linear-polarizing plate and the 1/4 wavelength phase difference plate can be used, for example. Thereby, external light reflection can be suppressed. In addition, a light diffusion plate may be provided to suppress external light reflection. In addition, a desired contrast may be realized by adjusting a cell gap, an alignment, a driving voltage, and the like of a liquid crystal element used for the liquid crystal element 340 in accordance with the type of polarizing plate.

導電層191の端部を覆う絶縁層216上には、絶縁層217が設けられている。絶縁層217は、絶縁層220と基板351が必要以上に接近することを抑制するスペーサとしての機能を有する。またEL層192や導電層193aを遮蔽マスク(メタルマスク)を用いて形成する場合には、当該遮蔽マスクが被形成面に接触することを抑制するための機能を有していてもよい。なお、絶縁層217は不要であれば設けなくてもよい。 An insulating layer 217 is provided over the insulating layer 216 covering the end portion of the conductive layer 191. The insulating layer 217 has a function as a spacer which prevents the insulating layer 220 and the substrate 351 from approaching each other more than necessary. In the case where the EL layer 192 and the conductive layer 193a are formed using a shielding mask (a metal mask), the EL layer 192 and the conductive layer 193a may have a function for suppressing the contact of the shielding mask with the formation surface. Note that the insulating layer 217 may not be provided if it is unnecessary.

トランジスタ205のソースまたはドレインの一方は、導電層224を介してEL素子360の導電層191と電気的に接続されている。 One of the source and the drain of the transistor 205 is electrically connected to the conductive layer 191 of the EL element 360 through the conductive layer 224.

トランジスタ206のソースまたはドレインの一方は、接続部207を介して導電層311bと電気的に接続されている。導電層311bと導電層311aは接して設けられ、これらは電気的に接続されている。ここで、接続部207は、絶縁層220に設けられた開口を介して、絶縁層220の両面に設けられる導電層同士を接続する部分である。 One of the source and the drain of the transistor 206 is electrically connected to the conductive layer 311 b through the connection portion 207. The conductive layer 311 b and the conductive layer 311 a are provided in contact with each other, and these are electrically connected. Here, the connection portion 207 is a portion that connects conductive layers provided on both surfaces of the insulating layer 220 through an opening provided in the insulating layer 220.

基板351と基板361が重ならない領域には、接続部204が設けられている。接続部204は、接続層242を介してFPC372と電気的に接続されている。接続部204は接続部207と同様の構成を有している。接続部204の上面は、導電層311aと同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部204とFPC372とを接続層242を介して電気的に接続することができる。 A connection portion 204 is provided in a region where the substrate 351 and the substrate 361 do not overlap. The connection portion 204 is electrically connected to the FPC 372 through the connection layer 242. The connection unit 204 has the same configuration as the connection unit 207. The conductive layer obtained by processing the same conductive film as the conductive layer 311 a is exposed on the top surface of the connection portion 204. Thus, the connection portion 204 and the FPC 372 can be electrically connected to each other through the connection layer 242.

接着層141が設けられる一部の領域には、接続部252が設けられている。接続部252において、導電層311aと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層313の一部が、接続体243により電気的に接続されている。したがって、基板361側に形成された導電層313に、基板351側に接続されたFPC372から入力される信号または電位を、接続部252を介して供給することができる。 A connection portion 252 is provided in a partial region where the adhesive layer 141 is provided. In the connection portion 252, a conductive layer obtained by processing the same conductive film as the conductive layer 311 a and a part of the conductive layer 313 are electrically connected by the connection body 243. Therefore, a signal or potential input from the FPC 372 connected to the substrate 351 can be supplied to the conductive layer 313 formed on the substrate 361 through the connection portion 252.

接続体243としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子としては、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることができる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。またニッケルをさらに金で被覆するなど、2種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用いることが好ましい。また接続体243として、弾性変形、または塑性変形する材料を用いることが好ましい。このとき導電性の粒子である接続体243は、図14に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体243と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの不具合の発生を抑制することができる。 For example, conductive particles can be used as the connection body 243. As the conductive particles, those in which the surface of particles of organic resin or silica is coated with a metal material can be used. It is preferable to use nickel or gold as the metal material because contact resistance can be reduced. In addition, it is preferable to use particles in which two or more types of metal materials are coated in layers, such as further coating nickel with gold. Further, as the connection body 243, it is preferable to use a material which is elastically or plastically deformed. At this time, as shown in FIG. 14, the connection body 243 which is conductive particles may have a shape which is crushed in the vertical direction. By doing this, the contact area between the connection member 243 and the conductive layer electrically connected to the connection member 243 can be increased, the contact resistance can be reduced, and the occurrence of problems such as connection failure can be suppressed.

接続体243は、接着層141に覆われるように配置することが好ましい。例えば、硬化前の接着層141に接続体243を分散させておけばよい。 The connector 243 is preferably disposed so as to be covered by the adhesive layer 141. For example, the connector 243 may be dispersed in the adhesive layer 141 before curing.

また、基板560の第1面に設けられた入力装置366は、接着層141を介して偏光板130と貼り合わされる。 Further, the input device 366 provided on the first surface of the substrate 560 is bonded to the polarizing plate 130 via the adhesive layer 141.

図14では、回路364の例としてトランジスタ201が設けられている例を示している。 FIG. 14 illustrates an example in which the transistor 201 is provided as an example of the circuit 364.

図14では、トランジスタ201およびトランジスタ205の例として、チャネルが形成される半導体層231を2つのゲートで挟持する構成が適用されている。一方のゲートは導電層221により、他方のゲートは絶縁層212を介して半導体層231と重なる導電層223により構成されている。このような構成とすることで、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。このとき、2つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示パネルを大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。 In FIG. 14, as an example of the transistor 201 and the transistor 205, a structure in which a semiconductor layer 231 in which a channel is formed is sandwiched between two gates is applied. One gate is formed of a conductive layer 221, and the other gate is formed of a conductive layer 223 overlapping the semiconductor layer 231 with the insulating layer 212 interposed therebetween. With such a structure, the threshold voltage of the transistor can be controlled. At this time, the transistor may be driven by connecting two gates and supplying the same signal thereto. Such a transistor can increase field-effect mobility as compared to other transistors, and can increase on current. As a result, a circuit capable of high speed driving can be manufactured. Furthermore, the area occupied by the circuit portion can be reduced. By applying a transistor having a large on current, signal delay in each wiring can be reduced even if the number of wirings increases when the display panel is enlarged or the resolution is increased, and display unevenness is suppressed. can do.

なお、回路364が有するトランジスタと、表示部362が有するトランジスタは、同じ構造であってもよい。また回路364が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。また、表示部362が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい。 Note that the transistor included in the circuit 364 and the transistor included in the display portion 362 may have the same structure. Further, the plurality of transistors included in the circuit 364 may have the same structure or may be combined with transistors having different structures. In addition, the plurality of transistors included in the display portion 362 may have the same structure, or transistors with different structures may be used in combination.

各トランジスタを覆う絶縁層212、絶縁層213のうち少なくとも一方は、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。すなわち、絶縁層212または絶縁層213はバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能となり、信頼性の高い表示パネルを実現できる。 For at least one of the insulating layer 212 and the insulating layer 213 covering the transistors, a material in which an impurity such as water or hydrogen does not easily diffuse is preferably used. That is, the insulating layer 212 or the insulating layer 213 can function as a barrier film. With such a structure, diffusion of impurities from the outside to the transistor can be effectively suppressed, and a highly reliable display panel can be realized.

基板361側において、着色層131、遮光層132を覆って絶縁層121が設けられている。絶縁層121は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層121により、導電層313の表面を概略平坦にできるため、液晶312の配向状態を均一にできる。 An insulating layer 121 is provided on the substrate 361 side so as to cover the colored layer 131 and the light shielding layer 132. The insulating layer 121 may have a function as a planarization layer. Since the surface of the conductive layer 313 can be roughly planarized by the insulating layer 121, the alignment state of the liquid crystal 312 can be uniform.

[各構成要素について]
以下では、上記に示す各構成要素について説明する。
[About each component]
Below, each component shown above is demonstrated.

〔基板〕
表示パネルが有する基板には、平坦面を有する材料を用いることができる。表示素子からの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などの材料を用いることができる。
〔substrate〕
For the substrate of the display panel, a material having a flat surface can be used. For a substrate from which light from the display element is extracted, a material that transmits the light is used. For example, materials such as glass, quartz, ceramic, sapphire, and organic resin can be used.

厚さの薄い基板を用いることで、表示パネルの軽量化、薄型化を図ることができる。さらに、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示パネルを実現できる。 By using a thin substrate, weight and thickness of the display panel can be reduced. Furthermore, a flexible display panel can be realized by using a flexible substrate having a thickness.

また、発光を取り出さない側の基板は、透光性を有していなくてもよいため、上記に挙げた基板の他に、金属基板等を用いることもできる。金属基板は熱伝導性が高く、基板全体に熱を容易に伝導できるため、表示パネルの局所的な温度上昇を抑制することができ、好ましい。可撓性や曲げ性を得るためには、金属基板の厚さは、10μm以上200μm以下が好ましく、20μm以上50μm以下であることがより好ましい。 In addition, since the substrate on the side from which light is not emitted does not have to be light-transmitting, a metal substrate or the like can be used in addition to the substrates listed above. A metal substrate has high thermal conductivity and can easily conduct heat to the entire substrate, which can suppress local temperature increase of the display panel, which is preferable. In order to obtain flexibility and bendability, the thickness of the metal substrate is preferably 10 μm or more and 200 μm or less, and more preferably 20 μm or more and 50 μm or less.

金属基板を構成する材料としては、特に限定はないが、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属、もしくはアルミニウム合金またはステンレス等の合金などを好適に用いることができる。 The material constituting the metal substrate is not particularly limited, but for example, metals such as aluminum, copper and nickel, or alloys such as aluminum alloys or stainless steel can be suitably used.

また、金属基板の表面を酸化する、または表面に絶縁膜を形成するなどにより、絶縁処理が施された基板を用いてもよい。例えば、スピンコート法やディップ法などの塗布法、電着法、蒸着法、またはスパッタリング法などを用いて絶縁膜を形成してもよいし、酸素雰囲気で放置するまたは加熱するほか、陽極酸化法などによって、基板の表面に酸化膜を形成してもよい。 Alternatively, a substrate that has been subjected to an insulating process by oxidizing the surface of the metal substrate or forming an insulating film on the surface may be used. For example, the insulating film may be formed using a coating method such as spin coating or dipping, an electrodeposition method, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like. An oxide film may be formed on the surface of the substrate by means of, for example.

可撓性を有し、可視光に対する透過性を有する材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、熱膨張係数が30×10−6/K以下であるポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、PET等を好適に用いることができる。また、ガラス繊維に有機樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。このような材料を用いた基板は、重量が軽いため、該基板を用いた表示パネルも軽量にすることができる。 Examples of materials having flexibility and transparency to visible light include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyacrylonitrile resin, polyimide resin, polymethyl methacrylate resin, polycarbonate (PC) resin, polyether sulfone (PES) resin, polyamide resin, cycloolefin resin, polystyrene resin, polyamide imide resin, polyvinyl chloride resin, polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, and the like. In particular, it is preferable to use a material having a low thermal expansion coefficient, and for example, a polyamideimide resin, a polyimide resin, PET, or the like having a thermal expansion coefficient of 30 × 10 −6 / K or less can be suitably used. Alternatively, a substrate in which glass fiber is impregnated with an organic resin, or a substrate in which an inorganic filler is mixed with an organic resin to reduce the thermal expansion coefficient can be used. A substrate using such a material is light in weight, so that a display panel using the substrate can also be lightweight.

上記材料中に繊維体が含まれている場合、繊維体は有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いる。高強度繊維とは、具体的には引張弾性率またはヤング率の高い繊維のことを言い、代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、Eガラス、Sガラス、Dガラス、Qガラス等を用いたガラス繊維が挙げられる。これらは、織布または不織布の状態で用い、この繊維体に樹脂を含浸させ樹脂を硬化させた構造物を、可撓性を有する基板として用いてもよい。可撓性を有する基板として、繊維体と樹脂からなる構造物を用いると、曲げや局所的押圧による破損に対する信頼性が向上するため、好ましい。 When a fibrous body is contained in the above material, the fibrous body is a high strength fiber of an organic compound or an inorganic compound. The high-strength fiber specifically refers to a fiber having a high tensile modulus or Young's modulus, and representative examples include polyvinyl alcohol fibers, polyester fibers, polyamide fibers, polyethylene fibers, aramid fibers, Polyparaphenylene benzobisoxazole fibers, glass fibers, or carbon fibers can be mentioned. As glass fiber, glass fiber using E glass, S glass, D glass, Q glass etc. is mentioned. These may be used in the form of a woven or non-woven fabric, and a structure obtained by impregnating the fiber body with a resin and curing the resin may be used as a flexible substrate. It is preferable to use a structure composed of a fiber body and a resin as the flexible substrate because the reliability against breakage due to bending or local pressure is improved.

または、可撓性を有する程度に薄いガラス、金属などを基板に用いることもできる。または、ガラスと樹脂材料とが接着層により貼り合わされた複合材料を用いてもよい。 Alternatively, glass, metal, or the like which is thin enough to have flexibility can be used for the substrate. Alternatively, a composite material in which glass and a resin material are bonded by an adhesive layer may be used.

可撓性を有する基板に、表示パネルの表面を傷などから保護するハードコート層(例えば、窒化シリコン、酸化アルミニウムなど)や、押圧を分散可能な材質の層(例えば、アラミド樹脂など)等が積層されていてもよい。また、水分等による表示素子の寿命の低下等を抑制するために、可撓性を有する基板に透水性の低い絶縁膜が積層されていてもよい。例えば、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等の無機絶縁材料を用いることができる。 A flexible substrate, a hard coat layer (eg, silicon nitride, aluminum oxide, etc.) that protects the surface of the display panel from scratches, a layer of a material that can disperse pressure (eg, aramid resin, etc.), etc. It may be laminated. Further, in order to suppress a decrease in the lifetime of the display element due to moisture or the like, an insulating film with low water permeability may be stacked over a flexible substrate. For example, an inorganic insulating material such as silicon nitride, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, aluminum oxide, or aluminum nitride can be used.

基板は、複数の層を積層して用いることもできる。特に、ガラス層を有する構成とすると、水や酸素に対するバリア性を向上させ、信頼性の高い表示パネルとすることができる。 The substrate can also be used by stacking a plurality of layers. In particular, when the glass layer is provided, the barrier property against water and oxygen can be improved, and a display panel with high reliability can be obtained.

〔トランジスタ〕
トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。上記では、ボトムゲート構造のトランジスタを適用した場合を示している。
[Transistor]
The transistor includes a conductive layer functioning as a gate electrode, a semiconductor layer, a conductive layer functioning as a source electrode, a conductive layer functioning as a drain electrode, and an insulating layer functioning as a gate insulating layer. The above shows the case where a bottom gate transistor is applied.

なお、本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。 Note that the structure of the transistor included in the display device of one embodiment of the present invention is not particularly limited. For example, a planar transistor, a staggered transistor, or an inverted staggered transistor may be used. In addition, any top gate type or bottom gate type transistor structure may be employed. Alternatively, gate electrodes may be provided above and below the channel.

トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。 The crystallinity of the semiconductor material used for the transistor is not particularly limited either, and any of an amorphous semiconductor and a semiconductor having crystallinity (a microcrystalline semiconductor, a polycrystalline semiconductor, a single crystal semiconductor, or a semiconductor having a crystalline region in part) May be used. The use of a semiconductor having crystallinity is preferable because deterioration of transistor characteristics can be suppressed.

また、トランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上、より好ましくは3eV以上である金属酸化物を用いることができる。代表的には、インジウムを含む酸化物半導体などであり、例えば、前述したCAAC−OS、CAC−OSなどを用いることができる。 As a semiconductor material used for the transistor, a metal oxide with an energy gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more, more preferably 3 eV or more can be used. Typically, an oxide semiconductor containing indium or the like can be used, for example, the above-described CAAC-OS, CAC-OS, or the like can be used.

〔導電層〕
トランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、表示装置を構成する各種配線および電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金などが挙げられる。またこれらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
[Conductive layer]
Aluminum, titanium, chromium, nickel, copper, yttrium, zirconium, molybdenum, silver, and the like can be used for conductive layers of the wirings, electrodes, and the like in the display device, in addition to the gate, the source, and the drain of the transistor. Examples thereof include metals such as tantalum and tungsten, and alloys containing this as a main component. In addition, a film containing these materials can be used as a single layer or as a stacked structure. For example, a single-layer structure of an aluminum film containing silicon, a two-layer structure in which an aluminum film is stacked on a titanium film, a two-layer structure in which an aluminum film is stacked on a tungsten film, a copper film on a copper-magnesium-aluminum alloy film Two-layer structure to be laminated, two-layer structure in which a copper film is laminated on a titanium film, two-layer structure in which a copper film is laminated on a tungsten film, a titanium film or a titanium nitride film, and an aluminum film or a copper film And a three-layer structure in which a titanium film or a titanium nitride film is formed thereon, a molybdenum film or a molybdenum nitride film, and an aluminum film or a copper film stacked thereon, and further a molybdenum film or There is a three-layer structure or the like for forming a molybdenum nitride film. Note that an oxide such as indium oxide, tin oxide or zinc oxide may be used. Further, it is preferable to use copper containing manganese because controllability of the shape by etching is enhanced.

また、透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料(またはそれらの窒化物)を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線および電極などの導電層や、表示素子が有する導電層(画素電極や共通電極として機能する導電層)にも用いることができる。 Further, as the light-transmitting conductive material, conductive oxide such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, zinc oxide to which gallium is added, or graphene can be used. Alternatively, a metal material such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, or titanium, or an alloy material containing the metal material can be used. Alternatively, a nitride of the metal material (eg, titanium nitride) or the like may be used. Note that in the case of using a metal material or an alloy material (or a nitride thereof), it may be thin enough to have translucency. In addition, a stacked film of the above materials can be used as the conductive layer. For example, the use of a stacked film of an alloy of silver and magnesium and indium tin oxide is preferable because the conductivity can be increased. These can also be used for conductive layers such as various wirings and electrodes included in a display device, and conductive layers (conductive layers functioning as pixel electrodes and common electrodes) included in a display element.

〔絶縁層〕
各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、シロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。
[Insulating layer]
As an insulating material which can be used for each insulating layer, for example, resin such as acrylic resin and epoxy resin, resin having a siloxane bond, inorganic insulating material such as silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride and aluminum oxide Materials can also be used.

また、発光素子は、一対の透水性の低い絶縁膜の間に設けられていることが好ましい。これにより、発光素子に水等の不純物が侵入することを抑制でき、装置の信頼性の低下を抑制できる。 In addition, the light emitting element is preferably provided between the pair of low water permeability insulating films. Thereby, it can suppress that impurities, such as water, penetrate | invade into a light emitting element, and can suppress decline in the reliability of an apparatus.

透水性の低い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。 As the insulating film having low water permeability, a film containing nitrogen and silicon such as a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film, a film containing nitrogen and aluminum such as an aluminum nitride film, and the like can be given. Alternatively, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, or the like may be used.

例えば、透水性の低い絶縁膜の水蒸気透過量は、1×10−5[g/(m・day)]以下、好ましくは1×10−6[g/(m・day)]以下、より好ましくは1×10−7[g/(m・day)]以下、さらに好ましくは1×10−8[g/(m・day)]以下とする。 For example, the water vapor transmission rate of a low permeability insulating film is 1 × 10 −5 [g / (m 2 · day)] or less, preferably 1 × 10 −6 [g / (m 2 · day)] or less, It is more preferably 1 × 10 −7 [g / (m 2 · day)] or less, still more preferably 1 × 10 −8 [g / (m 2 · day)] or less.

〔液晶素子〕
液晶素子としては、例えば垂直配向(VA:Vertical Alignment)モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASV(Advanced Super View)モードなどを用いることができる。
[Liquid crystal element]
As the liquid crystal element, for example, a liquid crystal element to which a vertical alignment (VA: Vertical Alignment) mode is applied can be used. As the vertical alignment mode, an MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) mode, a PVA (Pattered Vertical Alignment) mode, an ASV (Advanced Super View) mode, or the like can be used.

また、液晶素子には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばVAモードのほかに、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モード等が適用された液晶素子を用いることができる。 Further, liquid crystal elements to which various modes are applied can be used as the liquid crystal element. For example, in addition to VA mode, TN (Twisted Nematic) mode, IPS (In-Plane-Switching) mode, FFS (Fringe Field Switching) mode, ASM (Axially Symmetrically Aligned Micro-cell) mode, OCB (Optically Compensated Birefringence) mode A liquid crystal element to which an FLC (Ferroelectric Liquid Crystal) mode, an AFLC (AntiFerroelectric Liquid Crystal) mode, or the like is applied can be used.

なお、液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界(横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む)によって制御される。なお、液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal)、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。 A liquid crystal element is an element that controls transmission or non-transmission of light by an optical modulation action of liquid crystal. The optical modulation action of the liquid crystal is controlled by an electric field applied to the liquid crystal (including an electric field in the lateral direction, an electric field in the longitudinal direction, or an electric field in the oblique direction). As liquid crystals used for liquid crystal elements, thermotropic liquid crystals, low molecular weight liquid crystals, polymer liquid crystals, polymer dispersed liquid crystals (PDLC), ferroelectric liquid crystals, antiferroelectric liquid crystals, etc. may be used. Can. These liquid crystal materials exhibit a cholesteric phase, a smectic phase, a cubic phase, a chiral nematic phase, an isotropic phase, etc. depending on conditions.

また、液晶材料としては、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。 Further, as the liquid crystal material, either a positive type liquid crystal or a negative type liquid crystal may be used, and an optimum liquid crystal material may be used according to the applied mode or design.

また、液晶の配向を制御するため、配向膜を設けることができる。なお、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。 In addition, in order to control the alignment of the liquid crystal, an alignment film can be provided. Note that in the case of employing the in-plane switching mode, liquid crystal exhibiting a blue phase for which an alignment film is not used may be used. The blue phase is one of the liquid crystal phases, and is a phase which appears immediately before the cholesteric liquid phase is changed to the isotropic phase when the temperature of the cholesteric liquid crystal is raised. Since the blue phase appears only in a narrow temperature range, a liquid crystal composition in which several weight% or more of a chiral agent is mixed is used for the liquid crystal layer in order to improve the temperature range. A liquid crystal composition containing a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent has a short response speed and is optically isotropic. In addition, a liquid crystal composition containing a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent does not require alignment treatment and has a small viewing angle dependency. In addition, since it is not necessary to provide an alignment film, rubbing processing is also unnecessary, so electrostatic breakdown caused by rubbing processing can be prevented, and defects and breakage of the liquid crystal display device in the manufacturing process can be reduced. .

また、液晶素子として、透過型の液晶素子、反射型の液晶素子、または半透過型の液晶素子などを用いることができる。 As the liquid crystal element, a transmissive liquid crystal element, a reflective liquid crystal element, a semi-transmissive liquid crystal element, or the like can be used.

本発明の一態様では、特に反射型の液晶素子を用いることができる。 In one embodiment of the present invention, in particular, a reflective liquid crystal element can be used.

透過型または半透過型の液晶素子を用いる場合、一対の基板を挟むように、2つの偏光板を設ける。また偏光板よりも外側に、バックライトを設ける。バックライトとしては、直下型のバックライトであってもよいし、エッジライト型のバックライトであってもよい。LED(Light Emitting Diode)を備える直下型のバックライトを用いると、ローカルディミングが容易となり、コントラストを高めることができるため好ましい。また、エッジライト型のバックライトを用いると、バックライトを含めたモジュールの厚さを低減できるため好ましい。
め好ましい。
In the case of using a transmissive or semi-transmissive liquid crystal element, two polarizing plates are provided so as to sandwich the pair of substrates. In addition, a backlight is provided outside the polarizing plate. The backlight may be a direct type backlight or an edge light type backlight. It is preferable to use a direct-type backlight provided with an LED (Light Emitting Diode) because local dimming becomes easy and contrast can be enhanced. In addition, it is preferable to use an edge light type backlight because the thickness of a module including the backlight can be reduced.
Preferred.

反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板を設ける。またこれとは別に、表示面側に光拡散板を配置すると、視認性を向上させられるため好ましい。 In the case of using a reflective liquid crystal element, a polarizing plate is provided on the display surface side. Further, separately from this, it is preferable to dispose a light diffusion plate on the display surface side because visibility can be improved.

また、反射型、または半透過型の液晶素子を用いる場合、偏光板よりも外側に、フロントライトを設けてもよい。フロントライトとしては、エッジライト型のフロントライトを用いることが好ましい。LED(Light Emitting Diode)を備えるフロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ましい。 In the case of using a reflective or semi-transmissive liquid crystal element, a front light may be provided outside the polarizing plate. It is preferable to use an edge light type front light as the front light. It is preferable to use a front light including an LED (Light Emitting Diode) because power consumption can be reduced.

〔発光素子〕
発光素子としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、LED、有機EL素子、無機EL素子等を用いることができる。
[Light-emitting element]
As a light-emitting element, an element capable of self-emission can be used, and an element whose luminance is controlled by current or voltage is included in its category. For example, an LED, an organic EL element, an inorganic EL element, or the like can be used.

発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型などがある。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。 The light emitting element includes a top emission type, a bottom emission type, a dual emission type, and the like. A conductive film transmitting visible light is used for the electrode on the side from which light is extracted. In addition, it is preferable to use a conductive film that reflects visible light for the electrode on the side where light is not extracted.

EL層は少なくとも発光層を有する。EL層は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質(電子輸送性および正孔輸送性が高い物質)等を含む層をさらに有していてもよい。 The EL layer has at least a light emitting layer. As the EL layer, as a layer other than the light emitting layer, a substance having a high hole injecting property, a substance having a high hole transporting property, a hole blocking material, a substance having a high electron transporting property, a substance having a high electron injecting property, or a bipolar property It may further have a layer containing a substance (a substance having a high electron transporting property and a hole transporting property) or the like.

EL層には低分子系化合物および高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。EL層を構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。 Either a low molecular weight compound or a high molecular weight compound can be used in the EL layer, and an inorganic compound may be contained. The layers constituting the EL layer can be formed by a deposition method (including a vacuum deposition method), a transfer method, a printing method, an inkjet method, a coating method, or the like.

陰極と陽極の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、EL層に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はEL層において再結合し、EL層に含まれる発光物質が発光する。 When a voltage higher than the threshold voltage of the light emitting element is applied between the cathode and the anode, holes are injected into the EL layer from the anode side, and electrons are injected from the cathode side. The injected electrons and holes are recombined in the EL layer, and the light-emitting substance contained in the EL layer emits light.

発光素子として、白色発光の発光素子を適用する場合には、EL層に2種類以上の発光物質を含む構成とすることが好ましい。例えば2以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるように、発光物質を選択することにより白色発光を得ることができる。例えば、それぞれR(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)、O(橙)等の発光を示す発光物質、またはR、G、Bのうち2以上の色のスペクトル成分を含む発光を示す発光物質のうち、2以上を含むことが好ましい。また、発光素子からの発光のスペクトルが、可視光領域の波長(例えば350nm乃至750nm)の範囲内に2以上のピークを有する発光素子を適用することが好ましい。また、黄色の波長領域にピークを有する材料の発光スペクトルは、緑色および赤色の波長領域にもスペクトル成分を有する材料であることが好ましい。 In the case of applying a white light emitting element as the light emitting element, it is preferable that the EL layer include two or more kinds of light emitting substances. For example, white light emission can be obtained by selecting a light emitting substance so that the light emission of each of two or more light emitting substances is in a complementary color relationship. For example, light-emitting substances that emit light such as R (red), G (green), B (blue), Y (yellow), O (orange), etc., or spectral components of two or more of R, G, B It is preferable to contain 2 or more among the light-emitting substances which emit light including. In addition, it is preferable to apply a light emitting element in which the spectrum of light emitted from the light emitting element has two or more peaks in the wavelength range of visible light (for example, 350 nm to 750 nm). The emission spectrum of the material having a peak in the yellow wavelength region is preferably a material having spectral components in the green and red wavelength regions.

EL層は、一の色を発光する発光材料を含む発光層と、他の色を発光する発光材料を含む発光層とが積層された構成とすることが好ましい。例えば、EL層における複数の発光層は、互いに接して積層されていてもよいし、いずれの発光材料も含まない領域を介して積層されていてもよい。例えば、蛍光発光層と燐光発光層との間に、当該蛍光発光層または燐光発光層と同一の材料(例えばホスト材料、アシスト材料)を含み、且ついずれの発光材料も含まない領域を設ける構成としてもよい。これにより、発光素子の作製が容易になり、また、駆動電圧が低減される。 The EL layer preferably has a structure in which a light emitting layer containing a light emitting material emitting light of one color and a light emitting layer containing a light emitting material emitting light of another color are laminated. For example, the plurality of light emitting layers in the EL layer may be stacked in contact with each other, or may be stacked via a region which does not include any light emitting material. For example, as a structure in which a region including the same material (eg, host material or assist material) as the fluorescent light emitting layer or the phosphorescent light emitting layer is included between the fluorescent light emitting layer and the phosphorescent light emitting layer and which does not contain any light emitting material It is also good. This facilitates the manufacture of the light emitting element and reduces the driving voltage.

また、発光素子は、EL層を1つ有するシングル素子であってもよいし、複数のEL層が電荷発生層を介して積層されたタンデム素子であってもよい。 The light emitting element may be a single element having one EL layer, or may be a tandem element in which a plurality of EL layers are stacked via a charge generation layer.

可視光を透過する導電膜は、例えば、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用いて形成することができる。また、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、もしくはチタン等の金属材料、これら金属材料を含む合金、またはこれら金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等も、透光性を有する程度に薄く形成することで用いることができる。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。また、グラフェン等を用いてもよい。 The conductive film which transmits visible light can be formed using, for example, indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, zinc oxide to which gallium is added, or the like. In addition, metallic materials such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, or titanium, alloys containing these metallic materials, or nitrides of these metallic materials (for example, Titanium nitride or the like can also be used as thin as it has translucency. In addition, a stacked film of the above materials can be used as the conductive layer. For example, the use of a stacked film of an alloy of silver and magnesium and indium tin oxide is preferable because the conductivity can be increased. Alternatively, graphene or the like may be used.

可視光を反射する導電膜は、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、またはこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料や合金に、ランタン、ネオジム、またはゲルマニウム等が添加されていてもよい。また、チタン、ニッケル、またはネオジムと、アルミニウムを含む合金(アルミニウム合金)を用いてもよい。また銅、パラジウム、マグネシウムと、銀を含む合金を用いてもよい。銀と銅を含む合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜に接して金属膜または金属酸化物膜を積層することで、酸化を抑制することができる。このような金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタンや酸化チタンなどが挙げられる。また、上記可視光を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とインジウム錫酸化物の積層膜、銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜などを用いることができる。 The conductive film that reflects visible light uses, for example, a metal material such as aluminum, gold, platinum, silver, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, or palladium, or an alloy containing these metal materials. Can. In addition, lanthanum, neodymium, germanium, or the like may be added to the above-described metal material or alloy. Alternatively, an alloy (aluminum alloy) containing titanium, nickel, or neodymium and aluminum may be used. Alternatively, an alloy containing copper, palladium, magnesium and silver may be used. An alloy containing silver and copper is preferable because of its high heat resistance. Further, by laminating a metal film or a metal oxide film in contact with an aluminum film or an aluminum alloy film, oxidation can be suppressed. Examples of materials of such metal films and metal oxide films include titanium and titanium oxide. Alternatively, the conductive film that transmits visible light and a film made of a metal material may be stacked. For example, a stacked film of silver and indium tin oxide, a stacked film of an alloy of silver and magnesium, and indium tin oxide can be used.

電極は、それぞれ、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すればよい。そのほか、インクジェット法などの吐出法、スクリーン印刷法などの印刷法、またはメッキ法を用いて形成することができる。 The electrodes may be formed by vapor deposition or sputtering, respectively. In addition, it can be formed using a discharge method such as an inkjet method, a printing method such as a screen printing method, or a plating method.

なお、上述した、発光層、ならびに正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、および電子注入性の高い物質、バイポーラ性の物質等を含む層は、それぞれ量子ドットなどの無機化合物や、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を有していてもよい。例えば、量子ドットを発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。 Note that the above-described layers include a light-emitting layer, a substance with a high hole-injection property, a substance with a high hole-transport property, a substance with a high electron-transport property, a substance with a high electron-injection property, a bipolar substance, etc. Each may have an inorganic compound such as a quantum dot or a high molecular compound (eg, an oligomer, a dendrimer, or a polymer). For example, by using a quantum dot for the light-emitting layer, it can also function as a light-emitting material.

なお、量子ドット材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料などを用いることができる。また、12族と16族、13族と15族、または14族と16族の元素グループを含む材料を用いてもよい。または、カドミウム、セレン、亜鉛、硫黄、リン、インジウム、テルル、鉛、ガリウム、ヒ素、アルミニウム等の元素を含む量子ドット材料を用いてもよい。 As the quantum dot material, a colloidal quantum dot material, an alloy quantum dot material, a core / shell quantum dot material, a core quantum dot material, or the like can be used. Alternatively, a material containing group 12 and group 16, group 13 and group 15, or group 14 and group 16 may be used. Alternatively, a quantum dot material containing an element such as cadmium, selenium, zinc, sulfur, phosphorus, indium, tellurium, lead, gallium, arsenic, aluminum or the like may be used.

〔接着層〕
接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
[Adhesive layer]
As the adhesive layer, various curable adhesives such as an ultraviolet curable photocurable adhesive, a reaction curable adhesive, a thermosetting adhesive, an anaerobic adhesive and the like can be used. Examples of the adhesive include epoxy resin, acrylic resin, silicone resin, phenol resin, polyimide resin, imide resin, PVC (polyvinyl chloride) resin, PVB (polyvinyl butyral) resin, EVA (ethylene vinyl acetate) resin and the like. In particular, materials having low moisture permeability such as epoxy resins are preferable. Also, a two-component mixed resin may be used. In addition, an adhesive sheet or the like may be used.

また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物(酸化カルシウムや酸化バリウム等)のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用いることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が素子に侵入することを抑制でき、表示パネルの信頼性が向上するため好ましい。 Further, the resin may contain a desiccant. For example, a substance that adsorbs water by chemical adsorption can be used, such as an alkaline earth metal oxide (such as calcium oxide or barium oxide). Alternatively, a substance that adsorbs water by physical adsorption may be used, such as zeolite or silica gel. The inclusion of the desiccant is preferable because it can suppress the entry of impurities such as moisture into the element and the reliability of the display panel can be improved.

また、上記樹脂に屈折率の高いフィラーや光散乱部材を混合することにより、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、ゼオライト、ジルコニウム等を用いることができる。 Moreover, light extraction efficiency can be improved by mixing the filler and light-scattering member with a high refractive index to the said resin. For example, titanium oxide, barium oxide, zeolite, zirconium or the like can be used.

〔接続層〕
接続層としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いることができる。
[Connection layer]
As the connection layer, an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste (ACP), or the like can be used.

〔着色層〕
着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。
[Colored layer]
Materials usable for the colored layer include metal materials, resin materials, resin materials containing pigments or dyes, and the like.

〔遮光層〕
遮光層として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、金属、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属などの無機材料の薄膜であってもよい。また、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで、装置を共通化できるほか工程を簡略化できるため好ましい。
[Light-shielding layer]
Examples of the material that can be used as the light shielding layer include carbon black, titanium black, metals, metal oxides, and composite oxides containing a solid solution of a plurality of metal oxides. The light shielding layer may be a film containing a resin material or a thin film of an inorganic material such as metal. In addition, a stacked film of films including a material of a colored layer can also be used for the light shielding layer. For example, a layered structure of a film containing a material used for a colored layer transmitting light of a certain color and a film containing a material used for a colored layer transmitting light of another color can be used. It is preferable to use a common material for the colored layer and the light shielding layer, as it is possible to share the device and simplify the process.

本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments and the like.

(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置で行うことができる動作モードについて図15を用いて説明する。
Embodiment 4
In this embodiment, operation modes that can be performed by the display device of one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

なお、以下では、通常のフレーム周波数(代表的には60Hz以上240Hz以下)で動作する通常動作モード(Normal mode)と、低速のフレーム周波数で動作するアイドリング・ストップ(IDS)駆動モードと、を例示して説明する。 In the following, a normal operation mode (Normal mode) operating at a normal frame frequency (typically 60 Hz to 240 Hz) and an idling stop (IDS) driving mode operating at a low frame frequency are exemplified. To explain.

なお、IDS駆動モードとは、画像データの書き込み処理を実行した後、画像データの書き換えを停止する駆動方法のことをいう。一旦画像データの書き込みをして、その後、次の画像データの書き込みまでの間隔を延ばすことで、その間の画像データの書き込みに要する分の消費電力を削減することができる。IDS駆動モードは、例えば、通常動作モードの1/100乃至1/10程度のフレーム周波数とすることができる。静止画は、連続するフレーム間でビデオ信号が同じである。よって、IDS駆動モードは、静止画を表示する場合に特に有効である。IDS駆動を用いて画像を表示させることで、消費電力が低減されるとともに、画面のちらつき(フリッカー)が抑制され、眼精疲労も低減できる。 Note that the IDS drive mode refers to a drive method for stopping the rewriting of image data after executing the process of writing the image data. By writing the image data once and then extending the interval until the next writing of the image data, it is possible to reduce the power consumption for writing the image data in the meantime. The IDS drive mode can be, for example, a frame frequency of about 1/100 to 1/10 of the normal operation mode. Still pictures have the same video signal between successive frames. Therefore, the IDS drive mode is particularly effective when displaying a still image. By displaying an image using IDS drive, power consumption is reduced, flickering of the screen is suppressed, and eyestrain can also be reduced.

図15(A)乃至図15(C)は、画素回路、および通常駆動モードとIDS駆動モードを説明するタイミングチャートである。図15(A)に示す画素回路502は、一般的な液晶表示装置の画素であり、信号線SLと、ゲート線GLと、信号線SLおよびゲート線GLに接続されたトランジスタM1と、トランジスタM1に接続される容量素子CsLCおよび液晶素子501を有する。なお、IDS駆動モードは、液晶表示装置だけでなく、EL表示装置にも適用することができる。 FIGS. 15A to 15C are timing charts for explaining the pixel circuit and the normal drive mode and the IDS drive mode. A pixel circuit 502 illustrated in FIG. 15A is a pixel of a general liquid crystal display device, and includes a signal line SL, a gate line GL, a transistor M1 connected to the signal line SL and the gate line GL, and a transistor M1. The capacitor Cs LC and the liquid crystal element 501 are connected to each other. The IDS drive mode can be applied not only to the liquid crystal display device but also to an EL display device.

ここで、トランジスタM1は、実施の形態1で説明した画素11aのトランジスタ101、または画素11b乃至11cのトランジスタ106に相当する。 Here, the transistor M1 corresponds to the transistor 101 of the pixel 11a described in Embodiment 1 or the transistor 106 of the pixels 11b to 11c.

トランジスタM1は、データDのリークパスと成り得る。よって、トランジスタM1のオフ電流は小さいほど好ましい。トランジスタM1としては、OSトランジスタを用いることが好ましい。OSトランジスタは、多結晶シリコンなどを用いたトランジスタよりも非導通状態時のリーク電流(オフ電流)が極めて低い特徴を有する。トランジスタM1にOSトランジスタを用いることでノードND1に供給された電荷を長期間保持することができる。 Transistor M1 may become a leak path data D 1. Therefore, the smaller the off-state current of the transistor M1, the better. It is preferable to use an OS transistor as the transistor M1. The OS transistor is characterized in that the leakage current (off current) in the nonconductive state is extremely lower than that of a transistor using polycrystalline silicon or the like. By using an OS transistor for the transistor M1, charge supplied to the node ND1 can be held for a long time.

また、図15(A)に示す回路図において、液晶素子501もデータDのリークパスとなる。したがって、適切にIDS駆動を行うには、液晶素子501の抵抗率を1.0×1014Ω・cm以上とすることが好ましい。 Further, in the circuit diagram shown in FIG. 15 (A), also a liquid crystal element 501 becomes a leak path data D 1. Therefore, in order to perform IDS driving appropriately, the resistivity of the liquid crystal element 501 is preferably 1.0 × 10 14 Ω · cm or more.

なお、上記OSトランジスタのチャネル領域には、例えば、In−Ga−Zn酸化物、In−Zn酸化物などを好適に用いることができる。 Note that, for example, an In—Ga—Zn oxide, an In—Zn oxide, or the like can be preferably used for the channel region of the OS transistor.

図15(B)は、通常駆動モードでの信号線SLおよびゲート線GLにそれぞれ与える信号の波形を示すタイミングチャートである。通常駆動モードでは通常のフレーム周波数(例えば60Hz)で動作する。1フレーム期間を期間TからTまでで表すと、各フレーム期間でゲート線GLに走査信号を与え、信号線SLからデータDをノードND1に書き込む動作を行う。この動作は、期間TからTまでで同じデータDを書き込む場合、または異なるデータを書き込む場合でも同じである。 FIG. 15B is a timing chart showing waveforms of signals given to the signal line SL and the gate line GL in the normal drive mode. The normal drive mode operates at a normal frame frequency (eg, 60 Hz). It expressed one frame period from the period T 1 to T 3, given a scan signal to the gate line GL in each frame period, an operation for writing from the signal line SL and data D 1 to the node ND1. This behavior, when writing same data D 1 in a period T 1 to T 3, or the same in the case of writing different data.

一方、図15(C)は、IDS駆動モードでの信号線SLおよびゲート線GLに、それぞれ与える信号の波形を示すタイミングチャートである。IDS駆動では低速のフレーム周波数(例えば1Hz)で動作する。1フレーム期間を期間Tで表し、その中でデータの書き込み期間を期間T、データの保持期間を期間TRETで表す。IDS駆動モードは、期間Tでゲート線GLに走査信号を与え、信号線SLのデータDを書き込み、期間TRETでゲート線GLをローレベルの電圧に固定し、トランジスタM1を非導通状態として一旦書き込んだデータDを保持させる動作を行う。なお、低速のフレーム周波数としては、例えば、0.1Hz以上60Hz未満とすればよい。 FIG. 15C is a timing chart showing waveforms of signals given to the signal line SL and the gate line GL in the IDS drive mode. The IDS drive operates at a low frame frequency (for example, 1 Hz). One frame period is represented by a period T 1 , in which a data write period is represented by a period T W , and a data retention period is represented by a period T RET . IDS drive mode gives a scanning signal to the gate line GL in a period T W, write data D 1 of the signal line SL, and a gate line GL is fixed to the low level of the voltage in the period T RET, nonconductive transistor M1 It performs an operation of holding temporarily the data D 1 written as. The low-speed frame frequency may be, for example, 0.1 Hz or more and less than 60 Hz.

したがって、IDS駆動モード用いることで、表示装置の低消費電力化を図ることができる。 Therefore, the power consumption of the display device can be reduced by using the IDS drive mode.

本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments and the like.

(実施の形態5)
本実施の形態では、実施の形態1で説明した回路25などに用いることのできるニューラルネットワークとして機能する半導体装置の構成例について説明する。
Fifth Embodiment
In this embodiment, a structural example of a semiconductor device which functions as a neural network which can be used for the circuit 25 or the like described in Embodiment 1 will be described.

図16(A)に示すように、ニューラルネットワークNNは入力層IL、出力層OL、中間層(隠れ層)HLによって構成することができる。入力層IL、出力層OL、中間層HLはそれぞれ、1または複数のニューロン(ユニット)を有する。なお、中間層HLは1層であってもよいし2層以上であってもよい。2層以上の中間層HLを有するニューラルネットワークはDNN(ディープニューラルネットワーク)と呼ぶこともでき、ディープニューラルネットワークを用いた学習は深層学習と呼ぶこともできる。 As shown in FIG. 16A, the neural network NN can be configured by an input layer IL, an output layer OL, and an intermediate layer (hidden layer) HL. Each of the input layer IL, the output layer OL, and the intermediate layer HL has one or more neurons (units). The intermediate layer HL may be a single layer or two or more layers. A neural network having two or more intermediate layers HL can be called DNN (deep neural network), and learning using a deep neural network can also be called deep learning.

入力層ILの各ニューロンには入力データが入力され、中間層HLの各ニューロンには前層または後層のニューロンの出力信号が入力され、出力層OLの各ニューロンには前層のニューロンの出力信号が入力される。なお、各ニューロンは、前後の層の全てのニューロンと結合されていてもよいし(全結合)、一部のニューロンと結合されていてもよい。 Input data is input to each neuron in the input layer IL, an output signal of a neuron in the front or rear layer is input to each neuron in the intermediate layer HL, and an output from a neuron in the front layer is input to each neuron in the output layer OL A signal is input. Each neuron may be connected to all neurons in the previous and subsequent layers (total connection) or may be connected to some neurons.

図16(B)に、ニューロンによる演算の例を示す。ここでは、ニューロンNと、ニューロンNに信号を出力する前層の2つのニューロンを示している。ニューロンNには、前層のニューロンの出力xと、前層のニューロンの出力xが入力される。そして、ニューロンNにおいて、出力xと重みwの乗算結果(x)と出力xと重みwの乗算結果(x)の総和x+xが計算された後、必要に応じてバイアスbが加算され、値a=x+x+bが得られる。そして、値aは活性化関数hによって変換され、ニューロンNから出力信号y=h(a)が出力される。 FIG. 16 (B) shows an example of operation by a neuron. Here, a neuron N and two neurons in the front layer outputting signals to the neuron N are shown. The output x 1 of the anterior layer neuron and the output x 2 of the anterior layer neuron are input to the neuron N. Then, the neurons N, the output x 1 and the sum x 1 w 1 + x 2 w 2 weight w 1 of the multiplication result (x 1 w 1) and the output x 2 and the weight w 2 of the multiplication result (x 2 w 2) After being calculated, the bias b is added as needed to obtain the value a = x 1 w 1 + x 2 w 2 + b. Then, the value a is converted by the activation function h, and the neuron N outputs an output signal y = h (a).

このように、ニューロンによる演算には、前層のニューロンの出力と重みの積を足し合わせる演算、すなわち積和演算が含まれる(上記のx+x)。この積和演算は、プログラムを用いてソフトウェア上で行ってもよいし、ハードウェアによって行われてもよい。積和演算をハードウェアによって行う場合は、積和演算回路を用いることができる。この積和演算回路としては、デジタル回路を用いてもよいし、アナログ回路を用いてもよい。 Thus, the operation by the neuron includes the operation of adding the product of the output of the anterior layer neuron and the weight, that is, the product-sum operation (x 1 w 1 + x 2 w 2 above ). This product-sum operation may be performed on software using a program or may be performed by hardware. When the product-sum operation is performed by hardware, a product-sum operation circuit can be used. A digital circuit or an analog circuit may be used as this product-sum operation circuit.

本発明の一態様では、積和演算回路にアナログ回路を用いる。したがって、積和演算回路の回路規模の縮小、または、メモリへのアクセス回数の減少による処理速度の向上および消費電力の低減を図ることができる。 In one embodiment of the present invention, an analog circuit is used for the product-sum operation circuit. Therefore, the processing speed can be improved and the power consumption can be reduced by reducing the circuit scale of the product-sum operation circuit or reducing the number of accesses to the memory.

積和演算回路は、Siトランジスタによって構成してもよいし、OSトランジスタによって構成してもよい。特に、OSトランジスタはオフ電流が極めて小さいため、積和演算回路のアナログメモリを構成するトランジスタとして好適である。なお、SiトランジスタとOSトランジスタの両方を用いて積和演算回路を構成してもよい。以下、積和演算回路の機能を備えた半導体装置の構成例について説明する。 The product-sum operation circuit may be configured by a Si transistor or may be configured by an OS transistor. In particular, since the OS transistor has extremely small off-state current, the OS transistor is suitable as a transistor forming an analog memory of a product-sum operation circuit. Note that the product-sum operation circuit may be configured using both a Si transistor and an OS transistor. Hereinafter, a configuration example of a semiconductor device having the function of a product-sum operation circuit will be described.

<半導体装置の構成例>
図17に、ニューラルネットワークの演算を行う機能を有する半導体装置MACの構成例を示す。半導体装置MACは、ニューロン間の結合強度(重み)に対応する第1のデータと、入力データに対応する第2のデータの積和演算を行う機能を有する。なお、第1のデータおよび第2のデータはそれぞれ、アナログデータまたは多値のデータ(離散的なデータ)とすることができる。また、半導体装置MACは、積和演算によって得られたデータを活性化関数によって変換する機能を有する。
<Configuration Example of Semiconductor Device>
FIG. 17 shows a configuration example of a semiconductor device MAC having a function of performing computation of a neural network. The semiconductor device MAC has a function of performing a product-sum operation of first data corresponding to coupling strength (weight) between neurons and second data corresponding to input data. Note that each of the first data and the second data can be analog data or multivalued data (discrete data). In addition, the semiconductor device MAC has a function of converting data obtained by the product-sum operation using an activation function.

半導体装置MACは、セルアレイCA、電流源回路CS、カレントミラー回路CM、回路WDD、回路WLD、回路CLD、オフセット回路OFST、および活性化関数回路ACTVを有する。 The semiconductor device MAC includes a cell array CA, a current source circuit CS, a current mirror circuit CM, a circuit WDD, a circuit WLD, a circuit CLD, an offset circuit OFST, and an activation function circuit ACTV.

セルアレイCAは、複数のメモリセルMCおよび複数のメモリセルMCrefを有する。図17には、セルアレイCAがm行n列(m,nは1以上の整数)のメモリセルMC(MC[1,1]乃至[m,n])と、m個のメモリセルMCref(MCref[1]乃至[m])を有する構成例を示している。メモリセルMCは、第1のデータを格納する機能を有する。また、メモリセルMCrefは、積和演算に用いられる参照データを格納する機能を有する。なお、参照データはアナログデータまたは多値のデータとすることができる。 Cell array CA has a plurality of memory cells MC and a plurality of memory cells MCref. In FIG. 17, a memory cell MC (MC [1,1] to [m, n]) of m rows and n columns (m, n is an integer of 1 or more) and m memory cells MCref (MCref) are shown. An example of a configuration having [1] to [m] is shown. Memory cell MC has a function of storing first data. The memory cell MCref has a function of storing reference data used for product-sum operation. The reference data can be analog data or multivalued data.

メモリセルMC[i,j](iは1以上m以下の整数、jは1以上n以下の整数)は、配線WL[i]、配線RW[i]、配線WD[j]、および配線BL[j]と接続されている。また、メモリセルMCref[i]は、配線WL[i]、配線RW[i]、配線WDref、配線BLrefと接続されている。ここで、メモリセルMC[i,j]と配線BL[j]間を流れる電流をIMC[i,j]と表記し、メモリセルMCref[i]と配線BLref間を流れる電流をIMCref[i]と表記する。 The memory cell MC [i, j] (i is an integer of 1 to m and j is an integer of 1 to n) includes the wiring WL [i], the wiring RW [i], the wiring WD [j], and the wiring BL Connected with [j]. The memory cell MCref [i] is connected to the wiring WL [i], the wiring RW [i], the wiring WDref, and the wiring BLref. Here, the memory cell MC [i, j] to the wiring BL [j] the current flowing between denoted as I MC [i, j], the current flowing between the memory cell MCref [i] and the wiring BLref I MCref [ i] .

メモリセルMCおよびメモリセルMCrefの具体的な構成例を、図18に示す。図18には代表例としてメモリセルMC[1,1]、[2,1]およびメモリセルMCref[1]、[2]を示しているが、他のメモリセルMCおよびメモリセルMCrefにも同様の構成を用いることができる。メモリセルMCおよびメモリセルMCrefはそれぞれ、トランジスタTr11、Tr12、容量素子C11を有する。ここでは、トランジスタTr11およびトランジスタTr12がnチャネル型のトランジスタである場合について説明する。 A specific configuration example of the memory cell MC and the memory cell MCref is shown in FIG. FIG. 18 shows memory cells MC [1,1], [2,1] and memory cells MCref [1], [2] as representative examples, but the same applies to other memory cells MC and memory cells MCref. The configuration of can be used. Each of the memory cell MC and the memory cell MCref includes transistors Tr11 and Tr12 and a capacitive element C11. Here, the case where the transistors Tr11 and Tr12 are n-channel transistors is described.

メモリセルMCにおいて、トランジスタTr11のゲートは配線WLと接続され、ソースまたはドレインの一方はトランジスタTr12のゲート、および容量素子C11の第1の電極と接続され、ソースまたはドレインの他方は配線WDと接続されている。トランジスタTr12のソースまたはドレインの一方は配線BLと接続され、ソースまたはドレインの他方は配線VRと接続されている。容量素子C11の第2の電極は、配線RWと接続されている。配線VRは、所定の電位を供給する機能を有する配線である。ここでは一例として、配線VRから低電源電位(接地電位など)が供給される場合について説明する。 In the memory cell MC, the gate of the transistor Tr11 is connected to the wiring WL, one of the source or drain is connected to the gate of the transistor Tr12 and the first electrode of the capacitive element C11, and the other is connected to the wiring WD It is done. One of the source and the drain of the transistor Tr12 is connected to the wiring BL, and the other of the source and the drain is connected to the wiring VR. The second electrode of the capacitive element C11 is connected to the wiring RW. The wiring VR is a wiring having a function of supplying a predetermined potential. Here, as an example, the case where a low power supply potential (such as a ground potential) is supplied from the wiring VR will be described.

トランジスタTr11のソースまたはドレインの一方、トランジスタTr12のゲート、および容量素子C11の第1の電極と接続されたノードを、ノードNMとする。また、メモリセルMC[1,1]、[2,1]のノードNMを、それぞれノードNM[1,1]、[2,1]と表記する。 A node connected to one of the source and the drain of the transistor Tr11, the gate of the transistor Tr12, and the first electrode of the capacitor C11 is a node NM. The nodes NM of the memory cells MC [1,1] and [2,1] are denoted as nodes NM [1,1] and [2,1], respectively.

メモリセルMCrefも、メモリセルMCと同様の構成を有する。ただし、メモリセルMCrefは配線WDの代わりに配線WDrefと接続され、配線BLの代わりに配線BLrefと接続されている。また、メモリセルMCref[1]、[2]において、トランジスタTr11のソースまたはドレインの一方、トランジスタTr12のゲート、および容量素子C11の第1の電極と接続されたノードを、それぞれノードNMref[1]、[2]と表記する。 Memory cell MCref also has a configuration similar to that of memory cell MC. However, the memory cell MCref is connected to the wiring WDref instead of the wiring WD, and is connected to the wiring BLref instead of the wiring BL. In memory cells MCref [1] and [2], one of the source and the drain of transistor Tr11, the gate of transistor Tr12, and the node connected to the first electrode of capacitive element C11 are node NMref [1], respectively. And [2].

ノードNMとノードNMrefはそれぞれ、メモリセルMCとメモリセルMCrefの保持ノードとして機能する。ノードNMには第1のデータが保持され、ノードNMrefには参照データが保持される。また、配線BL[1]からメモリセルMC[1,1]、[2,1]のトランジスタTr12には、それぞれ電流IMC[1,1]、IMC[2,1]が流れる。また、配線BLrefからメモリセルMCref[1]、[2]のトランジスタTr12には、それぞれ電流IMCref[1]、IMCref[2]が流れる。 The node NM and the node NMref function as holding nodes of the memory cell MC and the memory cell MCref, respectively. The node NM holds the first data, and the node NMref holds reference data. Further, currents I MC [1 , 1] and I MC [2, 1] flow from the wiring BL [1] to the transistors Tr 12 of the memory cells MC [1, 1] and [2, 1], respectively. Further, currents I MCref [1] and I MCref [2] flow from the wiring BLref to the transistors Tr12 of the memory cells MCref [1] and [2], respectively.

トランジスタTr11は、ノードNMまたはノードNMrefの電位を保持する機能を有するため、トランジスタTr11のオフ電流は小さいことが好ましい。そのため、トランジスタTr11としてオフ電流が極めて小さいOSトランジスタを用いることが好ましい。これにより、ノードNMまたはノードNMrefの電位の変動を抑えることができ、演算精度の向上を図ることができる。また、ノードNMまたはノードNMrefの電位をリフレッシュする動作の頻度を低く抑えることが可能となり、消費電力を削減することができる。 Since the transistor Tr11 has a function of holding the potential of the node NM or the node NMref, the off-state current of the transistor Tr11 is preferably small. Therefore, it is preferable to use an OS transistor with extremely small off-state current as the transistor Tr11. Accordingly, fluctuation of the potential of the node NM or the node NMref can be suppressed, and the calculation accuracy can be improved. Further, the frequency of the operation of refreshing the potential of the node NM or the node NMref can be suppressed low, and power consumption can be reduced.

トランジスタTr12は特に限定されず、例えばSiトランジスタまたはOSトランジスタなどを用いることができる。トランジスタTr12にOSトランジスタを用いる場合、トランジスタTr11と同じ製造装置を用いて、トランジスタTr12を作製することが可能となり、製造コストを抑制することができる。なお、トランジスタTr12はnチャネル型であってもpチャネル型であってもよい。 The transistor Tr12 is not particularly limited, and, for example, a Si transistor or an OS transistor can be used. When an OS transistor is used as the transistor Tr12, the transistor Tr12 can be manufactured using the same manufacturing apparatus as the transistor Tr11, and the manufacturing cost can be suppressed. The transistor Tr12 may be an n-channel type or a p-channel type.

電流源回路CSは、配線BL[1]乃至[n]および配線BLrefと接続されている。電流源回路CSは、配線BL[1]乃至[n]および配線BLrefに電流を供給する機能を有する。なお、配線BL[1]乃至[n]に供給される電流値と配線BLrefに供給される電流値は異なっていてもよい。ここでは、電流源回路CSから配線BL[1]乃至[n]に供給される電流をI、電流源回路CSから配線BLrefに供給される電流をICrefと表記する。 The current source circuit CS is connected to the wirings BL [1] to [n] and the wiring BLref. The current source circuit CS has a function of supplying current to the wirings BL [1] to [n] and the wiring BLref. Note that the current values supplied to the wirings BL [1] to [n] may be different from the current values supplied to the wiring BLref. Here, the current supplied from the current source circuit CS to the wirings BL [1] to [n] is denoted as I C , and the current supplied from the current source circuit CS to the wiring BLref is denoted as I Cref .

カレントミラー回路CMは、配線IL[1]乃至[n]および配線ILrefを有する。配線IL[1]乃至[n]はそれぞれ配線BL[1]乃至[n]と接続され、配線ILrefは、配線BLrefと接続されている。ここでは、配線IL[1]乃至[n]と配線BL[1]乃至[n]の接続箇所をノードNP[1]乃至[n]と表記する。また、配線ILrefと配線BLrefの接続箇所をノードNPrefと表記する。 The current mirror circuit CM includes interconnects IL [1] to [n] and an interconnect ILref. The wirings IL [1] to [n] are connected to the wirings BL [1] to [n], respectively, and the wiring ILref is connected to the wiring BLref. Here, connection points of the wirings IL [1] to [n] and the wirings BL [1] to [n] are denoted as nodes NP [1] to [n]. Further, a connection point between the wiring ILref and the wiring BLref is denoted as a node NPref.

カレントミラー回路CMは、ノードNPrefの電位に応じた電流ICMを配線ILrefに流す機能と、この電流ICMを配線IL[1]乃至[n]にも流す機能を有する。図17には、配線BLrefから配線ILrefに電流ICMが排出され、配線BL[1]乃至[n]から配線IL[1]乃至[n]に電流ICMが排出される例を示している。また、カレントミラー回路CMから配線BL[1]乃至[n]を介してセルアレイCAに流れる電流を、I[1]乃至[n]と表記する。また、カレントミラー回路CMから配線BLrefを介してセルアレイCAに流れる電流を、IBrefと表記する。 The current mirror circuit CM has a function of causing a current I CM according to the potential of the node NPref to flow through the wiring ILref, and a function of flowing this current I CM also into the wirings IL [1] to [n]. Figure 17 is discharged current I CM from the wiring BLref to the wiring ILref, wiring BL [1] to the wiring from the [n] IL [1] to [n] to the current I CM is an example to be discharged . Further, currents flowing from the current mirror circuit CM to the cell array CA through the wirings BL [1] to [n] are denoted as I B [1] to [n]. Further, the current flowing from the current mirror circuit CM to the cell array CA via the wiring BLref is denoted as I Bref .

回路WDDは、配線WD[1]乃至[n]および配線WDrefと接続されている。回路WDDは、メモリセルMCに格納される第1のデータに対応する電位を、配線WD[1]乃至[n]に供給する機能を有する。また、回路WDDは、メモリセルMCrefに格納される参照データに対応する電位を、配線WDrefに供給する機能を有する。回路WLDは、配線WL[1]乃至[m]と接続されている。回路WLDは、データの書き込みを行うメモリセルMCまたはメモリセルMCrefを選択するための信号を、配線WL[1]乃至[m]に供給する機能を有する。回路CLDは、配線RW[1]乃至[m]と接続されている。回路CLDは、第2のデータに対応する電位を、配線RW[1]乃至[m]に供給する機能を有する。 The circuit WDD is connected to the wirings WD [1] to [n] and the wiring WDref. The circuit WDD has a function of supplying a potential corresponding to the first data stored in the memory cell MC to the wirings WD [1] to [n]. The circuit WDD has a function of supplying a potential corresponding to reference data stored in the memory cell MCref to the wiring WDref. The circuit WLD is connected to the wirings WL [1] to [m]. The circuit WLD has a function of supplying a signal for selecting a memory cell MC or a memory cell MCref to which data is written, to the wirings WL [1] to [m]. The circuit CLD is connected to the wirings RW [1] to [m]. The circuit CLD has a function of supplying a potential corresponding to the second data to the wirings RW [1] to [m].

オフセット回路OFSTは、配線BL[1]乃至[n]および配線OL[1]乃至[n]と接続されている。オフセット回路OFSTは、配線BL[1]乃至[n]からオフセット回路OFSTに流れる電流量、および/または、配線BL[1]乃至[n]からオフセット回路OFSTに流れる電流の変化量を検出する機能を有する。また、オフセット回路OFSTは、検出結果を配線OL[1]乃至[n]に出力する機能を有する。なお、オフセット回路OFSTは、検出結果に対応する電流を配線OLに出力してもよいし、検出結果に対応する電流を電圧に変換して配線OLに出力してもよい。セルアレイCAとオフセット回路OFSTの間を流れる電流を、Iα[1]乃至[n]と表記する。 The offset circuit OFST is connected to the wirings BL [1] to [n] and the wirings OL [1] to [n]. The offset circuit OFST detects the amount of current flowing from the wirings BL [1] to [n] to the offset circuit OFST and / or the amount of change in current flowing from the wirings BL [1] to [n] to the offset circuit OFST Have. The offset circuit OFST also has a function of outputting the detection result to the wirings OL [1] to [n]. The offset circuit OFST may output a current corresponding to the detection result to the line OL, or may convert a current corresponding to the detection result to a voltage and output the voltage to the line OL. The currents flowing between the cell array CA and the offset circuit OFST are denoted by I α [1] to [n].

オフセット回路OFSTの構成例を図19に示す。図19に示すオフセット回路OFSTは、回路OC[1]乃至[n]を有する。また、回路OC[1]乃至[n]はそれぞれ、トランジスタTr21、トランジスタTr22、トランジスタTr23、容量素子C21、および抵抗素子R1を有する。各素子の接続関係は図19に示す通りである。なお、容量素子C21の第1の電極および抵抗素子R1の第1の端子と接続されたノードを、ノードNaとする。また、容量素子C21の第2の電極、トランジスタTr21のソースまたはドレインの一方、およびトランジスタTr22のゲートと接続されたノードを、ノードNbとする。 A configuration example of the offset circuit OFST is shown in FIG. The offset circuit OFST shown in FIG. 19 includes circuits OC [1] to [n]. The circuits OC [1] to [n] each include a transistor Tr21, a transistor Tr22, a transistor Tr23, a capacitive element C21, and a resistive element R1. The connection relationship of each element is as shown in FIG. A node connected to the first electrode of the capacitive element C21 and the first terminal of the resistive element R1 is referred to as a node Na. A node connected to the second electrode of the capacitive element C21, one of the source and the drain of the transistor Tr21, and the gate of the transistor Tr22 is referred to as a node Nb.

配線VrefLは電位Vrefを供給する機能を有し、配線VaLは電位Vaを供給する機能を有し、配線VbLは電位Vbを供給する機能を有する。また、配線VDDLは電位VDDを供給する機能を有し、配線VSSLは電位VSSを供給する機能を有する。ここでは、電位VDDが高電源電位であり、電位VSSが低電源電位である場合について説明する。また、配線RSTは、トランジスタTr21の導通状態を制御するための電位を供給する機能を有する。トランジスタTr22、トランジスタTr23、配線VDDL、配線VSSL、および配線VbLによって、ソースフォロワ回路が構成される。 The wiring VrefL has a function of supplying a potential Vref, the wiring VaL has a function of supplying a potential Va, and the wiring VbL has a function of supplying a potential Vb. The wiring VDDL has a function of supplying a potential VDD, and the wiring VSSL has a function of supplying a potential VSS. Here, the case where the potential VDD is a high power supply potential and the potential VSS is a low power supply potential will be described. The wiring RST has a function of supplying a potential for controlling the conductive state of the transistor Tr21. A source follower circuit is configured by the transistor Tr22, the transistor Tr23, the wiring VDDL, the wiring VSSL, and the wiring VbL.

次に、回路OC[1]乃至[n]の動作例を説明する。なお、ここでは代表例として回路OC[1]の動作例を説明するが、回路OC[2]乃至[n]も同様に動作させることができる。まず、配線BL[1]に第1の電流が流れると、ノードNaの電位は、第1の電流と抵抗素子R1の抵抗値に応じた電位となる。また、このときトランジスタTr21はオン状態であり、ノードNbに電位Vaが供給される。その後、トランジスタTr21はオフ状態となる。 Next, an operation example of the circuits OC [1] to [n] will be described. Although an operation example of the circuit OC [1] will be described here as a representative example, the circuits OC [2] to [n] can be operated similarly. First, when the first current flows through the wiring BL [1], the potential of the node Na becomes a potential corresponding to the first current and the resistance value of the resistor element R1. At this time, the transistor Tr21 is in the on state, and the potential Va is supplied to the node Nb. Thereafter, the transistor Tr21 is turned off.

次に、配線BL[1]に第2の電流が流れると、ノードNaの電位は、第2の電流と抵抗素子R1の抵抗値に応じた電位に変化する。このときトランジスタTr21はオフ状態であり、ノードNbはフローティング状態となっているため、ノードNaの電位の変化に伴い、ノードNbの電位は容量結合により変化する。ここで、ノードNaの電位の変化をΔVNaとし、容量結合係数を1とすると、ノードNbの電位はVa+ΔVNaとなる。そして、トランジスタTr22のしきい値電圧をVthとすると、配線OL[1]から電位Va+ΔVNa−Vthが出力される。ここで、Va=Vthとすることにより、配線OL[1]から電位ΔVNaを出力することができる。 Next, when a second current flows through the wiring BL [1], the potential of the node Na changes to a potential corresponding to the second current and the resistance value of the resistor element R1. At this time, since the transistor Tr21 is in the off state and the node Nb is in the floating state, the potential of the node Nb changes due to capacitive coupling with the change of the potential of the node Na. Here, assuming that the change in the potential of the node Na is ΔV Na and the capacitive coupling coefficient is 1, the potential of the node Nb is Va + ΔV Na . Then, assuming that the threshold voltage of the transistor Tr22 is V th , the potential Va + ΔV Na −V th is output from the wiring OL [1]. Here, by setting Va = V th , the potential ΔV Na can be output from the wiring OL [1].

電位ΔVNaは、第1の電流から第2の電流への変化量、抵抗素子R1、および電位Vrefに応じて定まる。ここで、抵抗素子R1と電位Vrefは既知であるため、電位ΔVNaから配線BLに流れる電流の変化量を求めることができる。 Potential ΔV Na is determined according to the amount of change from the first current to the second current, resistance element R1, and potential Vref. Here, since the resistance element R1 and the potential Vref are known, the amount of change in current flowing from the potential ΔV Na to the wiring BL can be obtained.

上記のようにオフセット回路OFSTによって検出された電流量、および/または電流の変化量に対応する信号は、配線OL[1]乃至[n]を介して活性化関数回路ACTVに入力される。 As described above, a signal corresponding to the amount of current detected by the offset circuit OFST and / or the amount of change in current is input to the activation function circuit ACTV through the wirings OL [1] to [n].

活性化関数回路ACTVは、配線OL[1]乃至[n]、および、配線NIL[1]乃至[n]と接続されている。活性化関数回路ACTVは、オフセット回路OFSTから入力された信号を、あらかじめ定義された活性化関数に従って変換するための演算を行う機能を有する。活性化関数としては、例えば、シグモイド関数、tanh関数、softmax関数、ReLU関数、しきい値関数などを用いることができる。活性化関数回路ACTVによって変換された信号は、出力データとして配線NIL[1]乃至[n]に出力される。 The activation function circuit ACTV is connected to the wirings OL [1] to [n] and the wirings NIL [1] to [n]. The activation function circuit ACTV has a function of performing an operation for converting a signal input from the offset circuit OFST in accordance with a previously defined activation function. As the activation function, for example, a sigmoid function, a tanh function, a softmax function, a ReLU function, a threshold function or the like can be used. The signals converted by the activation function circuit ACTV are output to the wirings NIL [1] to [n] as output data.

<半導体装置の動作例>
上記の半導体装置MACを用いて、第1のデータと第2のデータの積和演算を行うことができる。以下、積和演算を行う際の半導体装置MACの動作例を説明する。
<Operation Example of Semiconductor Device>
The product-sum operation of the first data and the second data can be performed using the above-described semiconductor device MAC. Hereinafter, an operation example of the semiconductor device MAC when performing a product-sum operation will be described.

図20に半導体装置MACの動作例のタイミングチャートを示す。図20には、図18における配線WL[1]、配線WL[2]、配線WD[1]、配線WDref、ノードNM[1,1]、ノードNM[2,1]、ノードNMref[1]、ノードNMref[2]、配線RW[1]、および配線RW[2]の電位の推移と、電流I[1]−Iα[1]、および電流IBrefの値の推移を示している。電流I[1]−Iα[1]は、配線BL[1]からメモリセルMC[1,1]、[2,1]に流れる電流の総和に相当する。 FIG. 20 shows a timing chart of an operation example of the semiconductor device MAC. In FIG. 20, the wiring WL [1], the wiring WL [2], the wiring WD [1], the wiring WDref, the node NM [1,1], the node NM [2,1], and the node NMref [1] in FIG. , The transition of the potential of the node NMref [2], the wiring RW [1], and the wiring RW [2], and the transition of the values of the current I B [1] -I α [1] and the current I Bref . The current I B [1] -I α [1] corresponds to the sum of the currents flowing from the wiring BL [1] to the memory cells MC [1, 1] and [2, 1].

なお、ここでは代表例として図18に示すメモリセルMC[1,1]、[2,1]およびメモリセルMCref[1]、[2]に着目して動作を説明するが、他のメモリセルMCおよびメモリセルMCrefも同様に動作させることができる。 Here, the operation will be described focusing on memory cells MC [1,1], [2,1] and memory cells MCref [1], [2] shown in FIG. 18 as a representative example, but other memory cells are described. MC and memory cell MCref can be operated similarly.

[第1のデータの格納]
まず、時刻T01−T02において、配線WL[1]の電位がハイレベルとなり、配線WD[1]の電位が接地電位(GND)よりもVPR−VW[1,1]大きい電位となり、配線WDrefの電位が接地電位よりもVPR大きい電位となる。また、配線RW[1]、および配線RW[2]の電位が基準電位(REFP)となる。なお、電位VW[1,1]はメモリセルMC[1,1]に格納される第1のデータに対応する電位である。また、電位VPRは参照データに対応する電位である。これにより、メモリセルMC[1,1]およびメモリセルMCref[1]が有するトランジスタTr11がオン状態となり、ノードNM[1,1]の電位がVPR−VW[1,1]、ノードNMref[1]の電位がVPRとなる。
[First data storage]
First, the time at T01-T02, the potential of the wiring WL [1] becomes high level, the V PR -V W [1,1] greater potential the potential of the wiring WD [1] is higher than the ground potential (GND), wiring potential of WDref becomes the V PR greater potential than the ground potential. Further, the potentials of the wiring RW [1] and the wiring RW [2] become a reference potential (REFP). The potential V W [1, 1] is a potential corresponding to the first data stored in the memory cell MC [1, 1]. Further, the potential VPR is a potential corresponding to reference data. Thus, the memory cell MC [1,1] and the transistor Tr11 having a memory cell MCref [1] is is turned on and node NM potential of [1,1] is V PR -V W [1,1], the node NMref The potential of [1] becomes VPR .

このとき、配線BL[1]からメモリセルMC[1,1]のトランジスタTr12に流れる電流IMC[1,1],0は、次の式で表すことができる。ここで、kはトランジスタTr12のチャネル長、チャネル幅、移動度、およびゲート絶縁膜の容量などで決まる定数である。また、VthはトランジスタTr12のしきい値電圧である。 At this time, the current I MC [1, 1], 0 flowing from the wiring BL [1] to the transistor Tr12 of the memory cell MC [1, 1] can be expressed by the following equation. Here, k is a constant determined by the channel length, channel width, mobility, and the capacity of the gate insulating film of the transistor Tr12. Further, V th is a threshold voltage of the transistor Tr12.

MC[1,1],0=k(VPR−VW[1,1]−Vth (E1) I MC [1,1], 0 = k (V PR -V W [1,1] -V th) 2 (E1)

また、配線BLrefからメモリセルMCref[1]のトランジスタTr12に流れる電流IMCref[1],0は、次の式で表すことができる。 Further, the current I MCref [1], 0 flowing from the wiring BLref to the transistor Tr12 of the memory cell MCref [1] can be expressed by the following equation.

MCref[1],0=k(VPR−Vth (E2) I MCref [1], 0 = k (V PR -V th) 2 (E2)

次に、時刻T02−T03において、配線WL[1]の電位がローレベルとなる。これにより、メモリセルMC[1,1]およびメモリセルMCref[1]が有するトランジスタTr11がオフ状態となり、ノードNM[1,1]およびノードNMref[1]の電位が保持される。 Next, at time T02 to T03, the potential of the wiring WL [1] becomes low. Accordingly, the transistor Tr11 included in the memory cell MC [1,1] and the memory cell MCref [1] is turned off, and the potentials of the node NM [1,1] and the node NMref [1] are held.

なお、前述の通り、トランジスタTr11としてOSトランジスタを用いることが好ましい。これにより、トランジスタTr11のリーク電流を抑えることができ、ノードNM[1,1]およびノードNMref[1]の電位を正確に保持することができる。 As described above, it is preferable to use an OS transistor as the transistor Tr11. Thus, the leak current of the transistor Tr11 can be suppressed, and the potentials of the node NM [1,1] and the node NMref [1] can be accurately held.

次に、時刻T03−T04において、配線WL[2]の電位がハイレベルとなり、配線WD[1]の電位が接地電位よりもVPR−VW[2,1]大きい電位となり、配線WDrefの電位が接地電位よりもVPR大きい電位となる。なお、電位VW[2,1]はメモリセルMC[2,1]に格納される第1のデータに対応する電位である。これにより、メモリセルMC[2,1]およびメモリセルMCref[2]が有するトランジスタTr11がオン状態となり、ノードNM[1,1]の電位がVPR−VW[2,1]、ノードNMref[1]の電位がVPRとなる。 Then, at time T03-T04, the potential of the wiring WL [2] becomes the high level, the potential of the wiring WD [1] becomes V PR -V W [2,1] greater potential than the ground potential, of the wiring WDref potential becomes the V PR greater potential than the ground potential. The potential V W [2, 1] is a potential corresponding to the first data stored in the memory cell MC [2, 1]. Thus, the memory cell MC [2,1] and the transistor Tr11 having a memory cell MCref [2] are turned on, the node NM potential of [1,1] is V PR -V W [2,1], the node NMref The potential of [1] becomes VPR .

このとき、配線BL[1]からメモリセルMC[2,1]のトランジスタTr12に流れる電流IMC[2,1],0は、次の式で表すことができる。 At this time, the current I MC [2, 1], 0 flowing from the wiring BL [1] to the transistor Tr12 of the memory cell MC [2, 1] can be expressed by the following equation.

MC[2,1],0=k(VPR−VW[2,1]−Vth (E3) I MC [2,1], 0 = k (V PR -V W [2,1] -V th) 2 (E3)

また、配線BLrefからメモリセルMCref[2]のトランジスタTr12に流れる電流IMCref[2],0は、次の式で表すことができる。 Further, the current I MCref [2], 0 flowing from the wiring BLref to the transistor Tr12 of the memory cell MCref [2] can be expressed by the following equation.

MCref[2],0=k(VPR−Vth (E4) I MCref [2], 0 = k (V PR -V th) 2 (E4)

次に、時刻T04−T05において、配線WL[2]の電位がローレベルとなる。これにより、メモリセルMC[2,1]およびメモリセルMCref[2]が有するトランジスタTr11がオフ状態となり、ノードNM[2,1]およびノードNMref[2]の電位が保持される。 Next, at time T04 to T05, the potential of the wiring WL [2] becomes low. Accordingly, the transistor Tr11 included in the memory cell MC [2,1] and the memory cell MCref [2] is turned off, and the potentials of the node NM [2,1] and the node NMref [2] are held.

以上の動作により、メモリセルMC[1,1]、[2,1]に第1のデータが格納され、メモリセルMCref[1]、[2]に参照データが格納される。 By the above operation, the first data is stored in the memory cells MC [1,1], [2,1], and the reference data is stored in the memory cells MCref [1], [2].

ここで、時刻T04−T05において、配線BL[1]および配線BLrefに流れる電流を考える。配線BLrefには、電流源回路CSから電流が供給される。また、配線BLrefを流れる電流は、カレントミラー回路CM、メモリセルMCref[1]、[2]へ排出される。電流源回路CSから配線BLrefに供給される電流をICref、配線BLrefからカレントミラー回路CMへ排出される電流をICM,0とすると、次の式が成り立つ。 Here, consider the current flowing to the wiring BL [1] and the wiring BLref at time T04 to T05. A current is supplied from the current source circuit CS to the wiring BLref. Further, the current flowing through the wiring BLref is discharged to the current mirror circuit CM and the memory cells MCref [1] and [2]. Assuming that the current supplied from the current source circuit CS to the wiring BLref is I Cref and the current discharged from the wiring BLref to the current mirror circuit CM is I CM, 0 , the following equation is established.

Cref−ICM,0=IMCref[1],0+IMCref[2],0 (E5) I Cref −I CM, 0 = I MCref [1], 0 + I MCref [2], 0 (E5)

配線BL[1]には、電流源回路CSからの電流が供給される。また、配線BL[1]を流れる電流は、カレントミラー回路CM、メモリセルMC[1,1]、[2,1]へ排出される。また、配線BL[1]からオフセット回路OFSTに電流が流れる。電流源回路CSから配線BL[1]に供給される電流をIC,0、配線BL[1]からオフセット回路OFSTに流れる電流をIα,0とすると、次の式が成り立つ。 The current from the current source circuit CS is supplied to the wiring BL [1]. Further, the current flowing through the wiring BL [1] is discharged to the current mirror circuit CM and the memory cells MC [1,1] and [2,1]. In addition, a current flows from the wiring BL [1] to the offset circuit OFST. Assuming that the current supplied from the current source circuit CS to the wiring BL [1] is I C, 0 and the current flowing from the wiring BL [1] to the offset circuit OFST is I α, 0 , the following equation is established.

−ICM,0=IMC[1,1],0+IMC[2,1],0+Iα,0 (E6) I C −I CM, 0 = I MC [1,1], 0 + I MC [2,1], 0 + I α, 0 (E6)

[第1のデータと第2のデータの積和演算]
次に、時刻T05−T06において、配線RW[1]の電位が基準電位よりもVX[1]大きい電位となる。このとき、メモリセルMC[1,1]、およびメモリセルMCref[1]のそれぞれの容量素子C11には電位VX[1]が供給され、容量結合によりトランジスタTr12のゲートの電位が上昇する。なお、電位Vx[1]はメモリセルMC[1,1]およびメモリセルMCref[1]に供給される第2のデータに対応する電位である。
[Product-Sum operation of first data and second data]
Next, at time T05 to T06, the potential of the wiring RW [1] is higher than the reference potential by V X [1] . At this time, the potential V X [1] is supplied to the capacitive element C11 of each of the memory cell MC [1,1] and the memory cell MCref [1], and the potential of the gate of the transistor Tr12 rises due to capacitive coupling. The potential V x [1] is a potential corresponding to the second data supplied to the memory cell MC [1, 1] and the memory cell MCref [1].

トランジスタTr12のゲートの電位の変化量は、配線RWの電位の変化量に、メモリセルの構成によって決まる容量結合係数を乗じた値となる。容量結合係数は、容量素子C11の容量、トランジスタTr12のゲート容量、および寄生容量などによって算出される。以下では便宜上、配線RWの電位の変化量とトランジスタTr12のゲートの電位の変化量が同じ、すなわち容量結合係数が1であるとして説明する。実際には、容量結合係数を考慮して電位Vを決定すればよい。 The amount of change in the potential of the gate of the transistor Tr12 is a value obtained by multiplying the amount of change in the potential of the wiring RW by the capacitive coupling coefficient determined by the configuration of the memory cell. The capacitive coupling coefficient is calculated by the capacitance of the capacitive element C11, the gate capacitance of the transistor Tr12, the parasitic capacitance, and the like. Hereinafter, for convenience, it is assumed that the amount of change in the potential of the wiring RW and the amount of change in the potential of the gate of the transistor Tr12 are the same, that is, the capacitive coupling coefficient is 1. In practice, the potential V x may be determined in consideration of the capacitive coupling coefficient.

メモリセルMC[1]およびメモリセルMCref[1]の容量素子C11に電位VX[1]が供給されると、ノードNN[1]およびノードNMref[1]の電位がそれぞれVX[1]上昇する。 When potential V X [1] is supplied to capacitive element C11 of memory cell MC [1] and memory cell MCref [1], the potentials of nodes NN [1] and NMref [1] are V X [1], respectively . To rise.

ここで、時刻T05−T06において、配線BL[1]からメモリセルMC[1,1]のトランジスタTr12に流れる電流IMC[1,1],1は、次の式で表すことができる。 Here, the current I MC [1, 1], 1 that flows from the wiring BL [1] to the transistor Tr12 of the memory cell MC [1, 1] at time T05 to T06 can be expressed by the following equation.

MC[1,1],1=k(VPR−VW[1,1]+VX[1]−Vth (E7) I MC [1,1], 1 = k (V PR -V W [1,1] + V X [1] -V th) 2 (E7)

すなわち、配線RW[1]に電位VX[1]を供給することにより、配線BL[1]からメモリセルMC[1,1]のトランジスタTr12に流れる電流は、ΔIMC[1,1]=IMC[1,1],1−IMC[1,1],0増加する。 That is, by supplying the potential V X [1] to the wiring RW [1], the current flowing from the wiring BL [1] to the transistor Tr12 of the memory cell MC [1,1] is ΔI MC [1,1] = I MC [1,1], 1- I MC [1,1], 0 increase.

また、時刻T05−T06において、配線BLrefからメモリセルMCref[1]のトランジスタTr12に流れる電流IMCref[1],1は、次の式で表すことができる。 At time T05 to T06, current I MCref [1], 1 flowing from the wiring BLref to the transistor Tr12 of the memory cell MCref [1] can be expressed by the following equation.

MCref[1],1=k(VPR+VX[1]−Vth (E8) I MCref [1], 1 = k (V PR + V X [1] -V th) 2 (E8)

すなわち、配線RW[1]に電位VX[1]を供給することにより、配線BLrefからメモリセルMCref[1]のトランジスタTr12に流れる電流は、ΔIMCref[1]=IMCref[1],1−IMCref[1],0増加する。 That is, by supplying potential V X [1] to the wiring RW [1], the current flowing from the wiring BLref to the transistor Tr12 of the memory cell MCref [1] is ΔI MCref [1] = I MCref [1], 1 -I MCref [1], increases by 0 .

また、配線BL[1]および配線BLrefに流れる電流について考える。配線BLrefには、電流源回路CSから電流ICrefが供給される。また、配線BLrefを流れる電流は、カレントミラー回路CM、メモリセルMCref[1]、[2]へ排出される。配線BLrefからカレントミラー回路CMへ排出される電流をICM,1とすると、次の式が成り立つ。 Further, the current flowing to the wiring BL [1] and the wiring BLref will be considered. The current I Cref is supplied from the current source circuit CS to the wiring BLref. Further, the current flowing through the wiring BLref is discharged to the current mirror circuit CM and the memory cells MCref [1] and [2]. Assuming that the current discharged from the wiring BLref to the current mirror circuit CM is I CM, 1 , the following equation is established.

Cref−ICM,1=IMCref[1],1+IMCref[2],1 (E9) I Cref −I CM, 1 = I MCref [1], 1 + I MCref [2], 1 (E9)

配線BL[1]には、電流源回路CSから電流Iが供給される。また、配線BL[1]を流れる電流は、カレントミラー回路CM、メモリセルMC[1,1]、[2,1]へ排出される。さらに、配線BL[1]からオフセット回路OFSTにも電流が流れる。配線BL[1]からオフセット回路OFSTに流れる電流をIα,1とすると、次の式が成り立つ。 The current I C is supplied from the current source circuit CS to the wiring BL [1]. Further, the current flowing through the wiring BL [1] is discharged to the current mirror circuit CM and the memory cells MC [1,1] and [2,1]. Further, current flows from the wiring BL [1] to the offset circuit OFST. Assuming that the current flowing from the wiring BL [1] to the offset circuit OFST is I α, 1 , the following equation is established.

−ICM,1=IMC[1,1],1+IMC[2,1],1+Iα,1 (E10) I C −I CM, 1 = I MC [1,1], 1 + I MC [2,1], 1 + I α, 1 (E10)

そして、式(E1)乃至式(E10)から、電流Iα,0と電流Iα,1の差(差分電流ΔIα)は次の式で表すことができる。 Then, the difference between the current I α, 0 and the current I α, 1 (difference current ΔI α ) can be expressed by the following equation from the equations (E1) to (E10).

ΔIα=Iα,1−Iα,0=2kVW[1,1]X[1] (E11) ΔI α = I α, 1 −I α, 0 = 2 kV W [1,1] V X [1] (E11)

このように、差分電流ΔIαは、電位VW[1,1]とVX[1]の積に応じた値となる。 Thus, the differential current ΔI α takes a value corresponding to the product of the potentials V W [1, 1] and V X [1] .

その後、時刻T06−T07において、配線RW[1]の電位は接地電位となり、ノードNM[1,1]およびノードNMref[1]の電位は時刻T04−T05と同様になる。 After that, at time T06 to T07, the potential of the wiring RW [1] becomes the ground potential, and the potentials of the node NM [1,1] and the node NMref [1] become similar to those at time T04 to T05.

次に、時刻T07−T08において、配線RW[1]の電位が基準電位よりもVX[1]大きい電位となり、配線RW[2]の電位が基準電位よりもVX[2]大きい電位が供給される。これにより、メモリセルMC[1,1]、およびメモリセルMCref[1]のそれぞれの容量素子C11に電位VX[1]が供給され、容量結合によりノードNM[1,1]およびノードNMref[1]の電位がそれぞれVX[1]上昇する。また、メモリセルMC[2,1]、およびメモリセルMCref[2]のそれぞれの容量素子C11に電位VX[2]が供給され、容量結合によりノードNM[2,1]およびノードNMref[2]の電位がそれぞれVX[2]上昇する。 Next, at time T07 to T08, the potential of the wiring RW [1] becomes V X [1] larger than the reference potential, and the potential of the wiring RW [2] is V X [2] larger than the reference potential Supplied. Thereby, potential V X [1] is supplied to capacitive element C11 of each of memory cell MC [1, 1] and memory cell MCref [1], and node NM [1, 1] and node NMref [ The potential of 1] rises by V X [1] . In addition, potential V X [2] is supplied to capacitive element C11 of each of memory cell MC [2, 1] and memory cell MCref [2], and node NM [2, 1] and node NMref [2 Each of the potentials of V ] [2] rises.

ここで、時刻T07−T08において、配線BL[1]からメモリセルMC[2,1]のトランジスタTr12に流れる電流IMC[2,1],1は、次の式で表すことができる。 Here, the current I MC [2, 1], 1 flowing from the wiring BL [1] to the transistor Tr12 of the memory cell MC [2, 1] at time T07 to T08 can be expressed by the following equation.

MC[2,1],1=k(VPR−VW[2,1]+VX[2]−Vth (E12) I MC [2,1], 1 = k (V PR -V W [2,1] + V X [2] -V th) 2 (E12)

すなわち、配線RW[2]に電位VX[2]を供給することにより、配線BL[1]からメモリセルMC[2,1]のトランジスタTr12に流れる電流は、ΔIMC[2,1]=IMC[2,1],1−IMC[2,1],0増加する。 That is, by supplying the potential V X [2] to the wiring RW [2], the current flowing from the wiring BL [1] to the transistor Tr12 of the memory cell MC [2, 1] is ΔI MC [2, 1] = I MC [2, 1], 1- I MC [2, 1], increases by 0 .

また、時刻T05−T06において、配線BLrefからメモリセルMCref[2]のトランジスタTr12に流れる電流IMCref[2],1は、次の式で表すことができる。 Further, at time T05 to T06, the current I MCref [2], 1 flowing from the wiring BLref to the transistor Tr12 of the memory cell MCref [2] can be expressed by the following equation.

MCref[2],1=k(VPR+VX[2]−Vth (E13) I MCref [2], 1 = k (V PR + V X [2] -V th) 2 (E13)

すなわち、配線RW[2]に電位VX[2]を供給することにより、配線BLrefからメモリセルMCref[2]のトランジスタTr12に流れる電流は、ΔIMCref[2]=IMCref[2],1−IMCref[2],0増加する。 That is, by supplying potential V X [2] to the wiring RW [2], the current flowing from the wiring BLref to the transistor Tr12 of the memory cell MCref [2] is ΔI MCref [2] = I MCref [2], 1 -I MCref [2], increases by 0 .

また、配線BL[1]および配線BLrefに流れる電流について考える。配線BLrefには、電流源回路CSから電流ICrefが供給される。また、配線BLrefを流れる電流は、カレントミラー回路CM、メモリセルMCref[1]、[2]へ排出される。配線BLrefからカレントミラー回路CMへ排出される電流をICM,2とすると、次の式が成り立つ。 Further, the current flowing to the wiring BL [1] and the wiring BLref will be considered. The current I Cref is supplied from the current source circuit CS to the wiring BLref. Further, the current flowing through the wiring BLref is discharged to the current mirror circuit CM and the memory cells MCref [1] and [2]. Assuming that the current discharged from the wiring BLref to the current mirror circuit CM is I CM, 2 , the following equation holds.

Cref−ICM,2=IMCref[1],1+IMCref[2],1 (E14) I Cref −I CM, 2 = I MCref [1], 1 + I MCref [2], 1 (E14)

配線BL[1]には、電流源回路CSから電流Iが供給される。また、配線BL[1]を流れる電流は、カレントミラー回路CM、メモリセルMC[1,1]、[2,1]へ排出される。さらに、配線BL[1]からオフセット回路OFSTにも電流が流れる。配線BL[1]からオフセット回路OFSTに流れる電流をIα,2とすると、次の式が成り立つ。 The current I C is supplied from the current source circuit CS to the wiring BL [1]. Further, the current flowing through the wiring BL [1] is discharged to the current mirror circuit CM and the memory cells MC [1,1] and [2,1]. Further, current flows from the wiring BL [1] to the offset circuit OFST. Assuming that the current flowing from the wiring BL [1] to the offset circuit OFST is I α, 2 , the following equation is established.

−ICM,2=IMC[1,1],1+IMC[2,1],1+Iα,2 (E15) I C −I CM, 2 = I MC [1,1], 1 + I MC [2,1], 1 + I α, 2 (E15)

そして、式(E1)乃至式(E8)、および、式(E12)乃至式(E15)から、電流Iα,0と電流Iα,2の差(差分電流ΔIα)は次の式で表すことができる。 Then, the difference between the current I α, 0 and the current I α, 2 (difference current ΔI α ) is expressed by the following equation from the equations (E1) to (E8) and the equations (E12) to (E15) be able to.

ΔIα=Iα,2−Iα,0=2k(VW[1,1]X[1]+VW[2,1]X[2]) (E16) ΔI α = I α, 2 −I α, 0 = 2 k (V W [1, 1] V X [1] + V W [2, 1] V X [2] ) (E16)

このように、差分電流ΔIαは、電位VW[1,1]と電位VX[1]の積と、電位VW[2,1]と電位VX[2]の積と、を足し合わせた結果に応じた値となる。 Thus, the difference current ΔI α is obtained by adding the product of the potential V W [1, 1] and the potential V X [1] and the product of the potential V W [2, 1] and the potential V X [2]. It becomes a value according to the combined result.

その後、時刻T08−T09において、配線RW[1]、[2]の電位は接地電位となり、ノードNM[1,1]、[2,1]およびノードNMref[1]、[2]の電位は時刻T04−T05と同様になる。 After that, at time T08-T09, the potentials of the wirings RW [1] and [2] become the ground potential, and the potentials of the nodes NM [1,1] and [2,1] and the nodes NMref [1] and [2] become It becomes the same as time T04-T05.

式(E9)および式(E16)に示されるように、オフセット回路OFSTに入力される差分電流ΔIαは、第1のデータ(重み)に対応する電位Vと、第2のデータ(入力データ)に対応する電位Vの積を足し合わせた結果に応じた値となる。すなわち、差分電流ΔIαをオフセット回路OFSTで計測することにより、第1のデータと第2のデータの積和演算の結果を得ることができる。 As shown in the equation (E9) and the equation (E16), the differential current ΔI α input to the offset circuit OFST has the potential V X corresponding to the first data (weight) and the second data (input data And the value corresponding to the result of adding the product of the potential V W corresponding to. That is, by measuring the difference current ΔI α with the offset circuit OFST, it is possible to obtain the result of the product-sum operation of the first data and the second data.

なお、上記では特にメモリセルMC[1,1]、[2,1]およびメモリセルMCref[1]、[2]に着目したが、メモリセルMCおよびメモリセルMCrefの数は任意に設定することができる。メモリセルMCおよびメモリセルMCrefの行数mを任意の数とした場合の差分電流ΔIαは、次の式で表すことができる。 Although the above description focuses on the memory cells MC [1,1], [2,1] and the memory cells MCref [1], [2], the number of memory cells MC and memory cells MCref may be set arbitrarily. Can. The differential current ΔIα when the number m of rows of the memory cell MC and the memory cell MCref is an arbitrary number can be expressed by the following equation.

ΔIα=2kΣW[i,1]X[i] (E17) ΔI α = 2 k i i V W [i, 1] V X [i] (E17)

また、メモリセルMCおよびメモリセルMCrefの列数nを増やすことにより、並列して実行される積和演算の数を増やすことができる。 Further, by increasing the number n of columns of the memory cell MC and the memory cell MCref, the number of product-sum operations to be executed in parallel can be increased.

以上のように、半導体装置MACを用いることにより、第1のデータと第2のデータの積和演算を行うことができる。なお、メモリセルMCおよびメモリセルMCrefとして図14に示す構成を用いることにより、少ないトランジスタ数で積和演算回路を構成することができる。そのため、半導体装置MACの回路規模の縮小を図ることができる。 As described above, by using the semiconductor device MAC, product-sum operation of the first data and the second data can be performed. By using the configuration shown in FIG. 14 as memory cell MC and memory cell MCref, a product-sum operation circuit can be configured with a small number of transistors. Therefore, the circuit scale of the semiconductor device MAC can be reduced.

半導体装置MACをニューラルネットワークにおける演算に用いる場合、メモリセルMCの行数mは一つのニューロンに供給される入力データの数に対応させ、メモリセルMCの列数nはニューロンの数に対応させることができる。例えば、図16(A)に示す中間層HLにおいて半導体装置MACを用いた積和演算を行う場合を考える。このとき、メモリセルMCの行数mは、入力層ILから供給される入力データの数(入力層ILのニューロンの数)に設定し、メモリセルMCの列数nは、中間層HLのニューロンの数に設定することができる。 When the semiconductor device MAC is used for computation in a neural network, the number m of rows of memory cells MC corresponds to the number of input data supplied to one neuron, and the number n of columns of memory cells MC corresponds to the number of neurons Can. For example, it is assumed that a product-sum operation is performed using semiconductor device MAC in intermediate layer HL shown in FIG. At this time, the number m of rows of memory cells MC is set to the number of input data supplied from the input layer IL (the number of neurons in the input layer IL), and the number n of columns of memory cells MC is the neurons in the intermediate layer HL It can be set to the number of

なお、半導体装置MACを適用するニューラルネットワークの構造は特に限定されない。例えば半導体装置MACは、畳み込みニューラルネットワーク(CNN)、再帰型ニューラルネットワーク(RNN)、オートエンコーダ、ボルツマンマシン(制限ボルツマンマシンを含む)などに用いることもできる。 The structure of the neural network to which the semiconductor device MAC is applied is not particularly limited. For example, the semiconductor device MAC can also be used for a convolutional neural network (CNN), a recursive neural network (RNN), an auto encoder, a Boltzmann machine (including a restricted Boltzmann machine), and the like.

以上のように、半導体装置MACを用いることにより、ニューラルネットワークの積和演算を行うことができる。さらに、セルアレイCAに図18に示すメモリセルMCおよびメモリセルMCrefを用いることにより、演算精度の向上、消費電力の削減、または回路規模の縮小を図ることが可能な集積回路ICを提供することができる。 As described above, by using the semiconductor device MAC, product-sum operations of neural networks can be performed. Furthermore, by using the memory cell MC and the memory cell MCref shown in FIG. 18 for the cell array CA, it is possible to provide an integrated circuit IC capable of improving calculation accuracy, reducing power consumption, or reducing circuit scale. it can.

本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments and the like.

(実施の形態6)
本発明の一態様に係る表示装置を用いることができる電子機器として、表示機器、パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像記憶装置または画像再生装置、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯データ端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図21に示す。
Sixth Embodiment
As an electronic device that can use the display device according to one aspect of the present invention, a display device, a personal computer, an image storage device or an image reproduction device provided with a recording medium, a mobile phone, a game machine including a mobile type, a mobile data terminal , E-book reader, video camera, camera such as digital still camera, goggle type display (head mounted display), navigation system, sound reproduction device (car audio, digital audio player etc), copier, facsimile, printer, printer complex machine , Automated teller machines (ATMs), vending machines, etc. Specific examples of these electronic devices are shown in FIG.

図21(A)はテレビであり、筐体971、表示部973、操作キー974、スピーカ975、通信用接続端子976、光センサ977等を有する。表示部973にはタッチセンサが設けられ、入力操作を行うこともできる。表示部973に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示品位の高い表示を行うことができる。 21A illustrates a television, which includes a housing 971, a display portion 973, operation keys 974, speakers 975, a communication connection terminal 976, an optical sensor 977, and the like. The display portion 973 is provided with a touch sensor and can also perform input operation. By using the display device of one embodiment of the present invention for the display portion 973, display with high display quality can be performed.

図21(B)は情報処理端末であり、筐体901、表示部902、表示部903、センサ904等を有する。表示部902および表示部903は一つの表示パネルから成り、可撓性を有する。また、筐体901も可撓性を有し、図示するように折り曲げて使用することができるほか、タブレット端末のように平板状にして使用することもできる。センサ904は筐体901の形状を感知することができ、例えば、筐体が曲げられたときに表示部902および表示部903の表示を切り替えることができる。表示部902および表示部903に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示品位の高い表示を行うことができる。 FIG. 21B illustrates an information processing terminal, which includes a housing 901, a display portion 902, a display portion 903, a sensor 904, and the like. The display portion 902 and the display portion 903 are formed of one display panel and have flexibility. In addition, the housing 901 also has flexibility and can be used by being bent as illustrated, or can be used in a flat plate shape like a tablet terminal. The sensor 904 can sense the shape of the housing 901, and can switch the display of the display portion 902 and the display portion 903 when the housing is bent, for example. With the use of the display device of one embodiment of the present invention for the display portion 902 and the display portion 903, display with high display quality can be performed.

図21(C)はデジタルカメラであり、筐体961、シャッターボタン962、マイク963、スピーカ967、表示部965、操作キー966、ズームレバー968、レンズ969等を有する。表示部965に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示品位の高い表示を行うことができる。 FIG. 21C illustrates a digital camera, which includes a housing 961, a shutter button 962, a microphone 963, a speaker 967, a display portion 965, an operation key 966, a zoom lever 968, a lens 969, and the like. With the display device of one embodiment of the present invention for the display portion 965, display with high display quality can be performed.

図21(D)はデジタルサイネージであり、柱921の側面に大型の表示部922が取り付けられた構成を有する。表示部922に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示品位の高い表示を行うことができる。 FIG. 21D shows digital signage, which has a configuration in which a large display portion 922 is attached to the side surface of a pillar 921. FIG. By using the display device of one embodiment of the present invention for the display portion 922, display with high display quality can be performed.

図21(E)携帯電話機の一例であり、筐体951、表示部952、操作ボタン953、外部接続ポート954、スピーカ955、マイク956、カメラ957等を有する。当該携帯電話機は、表示部952にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部952に触れることで行うことができる。また、筐体901および表示部952は可撓性を有し、図示するように折り曲げて使用することができる。表示部952に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示品位の高い表示を行うことができる。 FIG. 21E illustrates an example of a mobile phone, which includes a housing 951, a display portion 952, operation buttons 953, an external connection port 954, a speaker 955, a microphone 956, a camera 957, and the like. The mobile phone includes the touch sensor in the display portion 952. All operations such as making a call and inputting characters can be performed by touching the display portion 952 with a finger, a stylus, or the like. In addition, the housing 901 and the display portion 952 have flexibility and can be used by being bent as illustrated. With the use of the display device of one embodiment of the present invention for the display portion 952, display with high display quality can be performed.

図21(F)は携帯データ端末であり、筐体911、表示部912、カメラ919等を有する。表示部912が有するタッチパネル機能により情報の入出力を行うことができる。表示部912に本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示品位の高い表示を行うことができる。 FIG. 21F illustrates a portable data terminal, which includes a housing 911, a display portion 912, a camera 919, and the like. Information can be input / output by the touch panel function of the display portion 912. With the use of the display device of one embodiment of the present invention for the display portion 912, display with high display quality can be performed.

本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments and the like.

11 画素
11a 画素
11b 画素
11c 画素
11e 画素ユニット
17 画素
18 画素
21 ロードライバ
22 ロードライバ
23 カラムドライバ
24 カラムドライバ
25 回路
26 カラムドライバ
27 回路
40 画素アレイ
45 画素ユニット
46 画素
46B 表示素子
46G 表示素子
46R 表示素子
47 画素
47B 表示素子
47G 表示素子
47R 表示素子
55 光
100E 容量素子
101 トランジスタ
101E トランジスタ
101L トランジスタ
102E トランジスタ
102L トランジスタ
103 容量素子
103E 容量素子
103L 容量素子
104L 容量素子
105L 液晶素子
106 トランジスタ
106E トランジスタ
106L トランジスタ
107E トランジスタ
107L トランジスタ
108E トランジスタ
109E 容量素子
110E EL素子
111E トランジスタ
112 トランジスタ
115E トランジスタ
115L トランジスタ
116E トランジスタ
116L トランジスタ
117 絶縁層
117E 容量素子
117L 容量素子
121 絶縁層
121E 配線
121L 配線
121LE 配線
122E 配線
122L 配線
122LE 配線
123E 配線
123L 配線
124E 配線
124L 配線
125E 配線
125L 配線
126E 配線
126L 配線
127L 共通配線
128L 共通配線
129 光拡散板
129E 共通配線
130 偏光板
130E 配線
131 着色層
132 遮光層
133a 配向膜
133b 配向膜
134 着色層
141 接着層
142 接着層
191 導電層
192 EL層
193a 導電層
193b 導電層
201 トランジスタ
204 接続部
205 トランジスタ
206 トランジスタ
207 接続部
211 絶縁層
212 絶縁層
213 絶縁層
214 絶縁層
215 絶縁層
216 絶縁層
217 絶縁層
220 絶縁層
221 導電層
222 導電層
223 導電層
224 導電層
231 半導体層
242 接続層
243 接続体
251 開口
252 接続部
300 表示パネル
311a 導電層
311b 導電層
312 液晶
313 導電層
340 液晶素子
351 基板
360 EL素子
361 基板
362 表示部
364 回路
365 配線
366 入力装置
372 FPC
373 IC
410 画素
451 開口
501 液晶素子
502 画素回路
560 基板
901 筐体
902 表示部
903 表示部
904 センサ
911 筐体
912 表示部
919 カメラ
921 柱
922 表示部
951 筐体
952 表示部
953 操作ボタン
954 外部接続ポート
955 スピーカ
956 マイク
957 カメラ
961 筐体
962 シャッターボタン
963 マイク
965 表示部
966 操作キー
967 スピーカ
968 ズームレバー
969 レンズ
971 筐体
973 表示部
974 操作キー
975 スピーカ
976 通信用接続端子
977 光センサ
11 pixel 11a pixel 11b pixel 11c pixel 11e pixel unit 17 pixel 18 pixel 21 row driver 22 row driver 23 column driver 24 column driver 25 circuit 26 column driver 27 circuit 40 pixel array 45 pixel unit 46 pixel 46B display element 46G display element 46R display Element 47 Pixel 47 B Display element 47 G Display element 47 R Display element 55 Light 100 E Capacitance element 101 Transistor 101 E Transistor 101 L Transistor 102 E Transistor 102 L Transistor 103 L Capacitance element 103 L Capacitance element 103 L Capacitance element 104 L Capacitance element 104 L Capacitance element 105 L Liquid crystal element 106 107L transistor 108E transistor 109E capacitive element 1 10E EL element 111E transistor 112 transistor 115E transistor 116L transistor 116L transistor 117 insulating layer 117E capacitor element 117L capacitor element 121 insulating layer 121E wiring 121L wiring 121LE wiring 122E wiring 122L wiring 122LE wiring 123E wiring 123L wiring 124E wiring 124L wiring 125E wiring 125L Wiring 126E Wiring 126L Wiring 127L Common Wiring 128L Common Wiring 129 Light Diffusing Plate 129E Common Wiring 130 Polarizing Plate 130E Wiring 131 Colored Layer 132 Light Shielding Layer 133a Alignment Film 133b Alignment Film 134 Colored Layer 141 Adhesive Layer 142 Adhesive Layer 191 Conductive Layer 192 EL Layer 193a conductive layer 193b conductive layer 201 transistor 204 connection portion 205 transistor 2 6 Transistor 207 Connection portion 211 Insulating layer 212 Insulating layer 213 Insulating layer 214 Insulating layer 215 Insulating layer 216 Insulating layer 217 Insulating layer 220 Insulating layer 221 Insulating layer 221 Conductive layer 223 Conductive layer 224 Conductive layer 231 Semiconductor layer 242 Connection layer 243 Connection body 251 opening 252 connection portion 300 display panel 311 a conductive layer 311 b conductive layer 312 liquid crystal 313 conductive layer 340 liquid crystal element 351 substrate 360 EL element 361 substrate 362 display portion 364 circuit 365 wiring 366 input device 372 FPC
373 IC
Reference numeral 410 pixel 451 opening 501 liquid crystal element 502 pixel circuit 560 substrate 901 housing 902 display area 904 display area 904 sensor 911 housing 912 camera area 919 pillar 921 pillar 922 display area 951 housing 952 display area 953 operation button 954 external connection port 955 Speaker 956 Microphone 957 Camera 961 Housing 962 Shutter button 963 Microphone 965 Display 966 Operation key 967 Speaker 968 Zoom lever 969 Lens 971 Housing 973 Display 974 Operation key 975 Speaker 976 Communication connection terminal 977 Optical sensor

Claims (13)

第1の表示素子と、第2の表示素子と、第1のメモリ回路と、第2のメモリ回路と、が設けられた画素を有する表示装置であって、
前記第1のメモリ回路は、第1の補正信号を格納する機能を有し、
前記第2のメモリ回路は、第2の補正信号を格納する機能を有し、
前記第1のメモリ回路は、前記第1の補正信号を第1の画像信号に付加させて第3の画像信号を生成する機能を有し、
前記第2のメモリ回路は、前記第2の補正信号を第2の画像信号に付加させて第4の画像信号を生成する機能を有し、
前記第1の表示素子は、前記第3の画像信号に基づいた表示を行う機能を有し、
前記第2の表示素子は、前記第4の画像信号に基づいた表示を行う機能を有する表示装置。
A display device including a pixel in which a first display element, a second display element, a first memory circuit, and a second memory circuit are provided,
The first memory circuit has a function of storing a first correction signal.
The second memory circuit has a function of storing a second correction signal.
The first memory circuit has a function of adding the first correction signal to a first image signal to generate a third image signal.
The second memory circuit has a function of adding the second correction signal to a second image signal to generate a fourth image signal.
The first display element has a function of performing display based on the third image signal,
The display device having a function of performing display based on the fourth image signal.
請求項1において、
前記第1の表示素子は、反射型の液晶素子である表示装置。
In claim 1,
The display device in which the first display element is a reflective liquid crystal element.
請求項1または2において、
前記第2の表示素子は、発光素子である表示装置。
In claim 1 or 2,
The display device in which the second display element is a light emitting element.
請求項1乃至3のいずれか一項において、
前記第1の表示素子が反射する第1の光、および前記第2の表示素子が発する第2の光のうち、いずれか一方または両方により、画像を表示する機能を有する表示装置。
In any one of claims 1 to 3,
A display device having a function of displaying an image by one or both of the first light reflected by the first display element and the second light emitted by the second display element.
請求項1乃至4のいずれか一項において、
第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、第1の容量素子と、を有し、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第1の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第1の容量素子の一方の電極は、前記第1の表示素子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第1の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、
前記第1の容量素子の他方の電極は、前記第1のメモリ回路と電気的に接続されている表示装置。
In any one of claims 1 to 4,
A first transistor, a second transistor, and a first capacitive element;
One of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to one electrode of the first capacitive element,
One electrode of the first capacitive element is electrically connected to the first display element,
One of the source and the drain of the second transistor is electrically connected to the other electrode of the first capacitive element,
The display device in which the other electrode of the first capacitive element is electrically connected to the first memory circuit.
請求項5において、
前記第1のメモリ回路は、第3のトランジスタと、第4のトランジスタと、第2の容量素子と、を有し、
前記第3のトランジスタのゲートは、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第2の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第1の容量素子の他方の電極と電気的に接続されている表示装置。
In claim 5,
The first memory circuit includes a third transistor, a fourth transistor, and a second capacitor.
The gate of the third transistor is electrically connected to one of the source and the drain of the fourth transistor,
One of the source and the drain of the fourth transistor is electrically connected to one electrode of the second capacitive element,
One of a source and a drain of the third transistor is electrically connected to the other electrode of the first capacitor element.
請求項6において、
少なくとも第4のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、前記金属酸化物は、Inと、Znと、M(MはAl、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、NdまたはHf)と、を有する表示装置。
In claim 6,
At least a fourth transistor includes a metal oxide in a channel formation region, and the metal oxide includes In, Zn, and M (M is Al, Ti, Ga, Sn, Y, Zr, La, Ce, And Nd or Hf).
請求項6または7において、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、低電位電源線と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、高電位電源線と電気的に接続されている表示装置。
In claim 6 or 7,
The other of the source and the drain of the second transistor is electrically connected to a low potential power supply line,
A display device in which the other of the source and the drain of the third transistor is electrically connected to a high potential power supply line.
請求項5乃至8のいずれか一項において、
さらに、第5のトランジスタと、第6のトランジスタと、を有し、
前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第1の表示素子と電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの他方と電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、低電位電源線と電気的に接続されている表示装置。
In any one of claims 5 to 8,
And a fifth transistor and a sixth transistor,
One of the source or the drain of the fifth transistor is electrically connected to one of the source or the drain of the first transistor,
The other of the source and the drain of the fifth transistor is electrically connected to the first display element,
One of the source and the drain of the sixth transistor is electrically connected to the other of the source and the drain of the fifth transistor,
The display device in which the other of the source and the drain of the sixth transistor is electrically connected to a low potential power supply line.
請求項1乃至9のいずれか一項において、
第7のトランジスタと、第8のトランジスタと、第9のトランジスタと、第10のトランジスタと、第11のトランジスタと、第3の容量素子と、第4の容量素子と、を有し、
前記第7のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第3の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第3の容量素子の一方の電極は、前記第8のトランジスタのソースまたはドレインの一方の電気的に接続され、
前記第8のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第9のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第9のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第4の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第9のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、低電位電源線と電気的に接続され、
前記第4の容量素子の一方の電極は、前記第10のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第10のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第4の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、
前記第4の容量素子の他方の電極は、前記第2の表示素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第11のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第3の容量素子の他方の電極と電気的に接続され、
前記第3の容量素子の他方の電極は、前記第2のメモリ回路と電気的に接続されている表示装置。
In any one of claims 1 to 9,
A seventh transistor, an eighth transistor, a ninth transistor, a tenth transistor, an eleventh transistor, a third capacitive element, and a fourth capacitive element;
One of the source and the drain of the seventh transistor is electrically connected to one electrode of the third capacitive element,
One electrode of the third capacitive element is electrically connected to one of the source and the drain of the eighth transistor,
The other of the source and the drain of the eighth transistor is electrically connected to one of the source and the drain of the ninth transistor,
One of the source and the drain of the ninth transistor is electrically connected to one electrode of the fourth capacitive element,
The other of the source and the drain of the ninth transistor is electrically connected to a low potential power supply line,
One electrode of the fourth capacitive element is electrically connected to the gate of the tenth transistor,
One of the source and the drain of the tenth transistor is electrically connected to the other electrode of the fourth capacitive element,
The other electrode of the fourth capacitive element is electrically connected to one electrode of the second display element;
One of the source and the drain of the eleventh transistor is electrically connected to the other electrode of the third capacitive element,
The display device in which the other electrode of the third capacitive element is electrically connected to the second memory circuit.
請求項10において、
前記第2のメモリ回路は、第12のトランジスタと、第13のトランジスタと、第5の容量素子と、を有し、
前記第12のトランジスタのゲートは、前記第13のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第13のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第5の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第12のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第3の容量素子の他方の電極と電気的に接続されている表示装置。
In claim 10,
The second memory circuit includes a twelfth transistor, a thirteenth transistor, and a fifth capacitance element.
The gate of the twelfth transistor is electrically connected to one of the source and the drain of the thirteenth transistor,
One of the source and the drain of the thirteenth transistor is electrically connected to one electrode of the fifth capacitive element,
One of a source and a drain of the twelfth transistor is electrically connected to the other electrode of the third capacitive element.
請求項11において、
少なくとも第13のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、前記金属酸化物は、Inと、Znと、M(MはAl、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、NdまたはHf)と、を有する表示装置。
In claim 11,
At least a thirteenth transistor includes a metal oxide in a channel formation region, and the metal oxide includes In, Zn, and M (M is Al, Ti, Ga, Sn, Y, Zr, La, Ce, And Nd or Hf).
請求項1乃至12のいずれか一項に記載の表示装置と、カメラと、を有する電子機器。 An electronic device comprising the display device according to any one of claims 1 to 12 and a camera.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020229912A1 (en) * 2019-05-10 2020-11-19 株式会社半導体エネルギー研究所 Complex device and method for driving electronic device
US11054710B2 (en) 2017-08-11 2021-07-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device
US11100855B2 (en) 2017-12-22 2021-08-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device
US11302278B2 (en) 2017-09-15 2022-04-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device including pixel and electronic device
US11574573B2 (en) 2017-09-05 2023-02-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display system
US11990502B2 (en) 2017-08-31 2024-05-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11054710B2 (en) 2017-08-11 2021-07-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device
US11681192B2 (en) 2017-08-11 2023-06-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device
US11990502B2 (en) 2017-08-31 2024-05-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device
US11574573B2 (en) 2017-09-05 2023-02-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display system
US11302278B2 (en) 2017-09-15 2022-04-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device including pixel and electronic device
US11694648B2 (en) 2017-09-15 2023-07-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device with switches connecting signal lines and gate lines
US11100855B2 (en) 2017-12-22 2021-08-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device
WO2020229912A1 (en) * 2019-05-10 2020-11-19 株式会社半導体エネルギー研究所 Complex device and method for driving electronic device

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